Leyes de los gases a partir de esta teoría

Se propone que a partir de las suposiciones básicas anteriormente mencionadas, deduciremos las leyes de los gases ideales y sus propiedades.

El estado de masa de un gas se especifica indicando los valores correspondientes de su presión, volumen y temperatura. Cuando el gas sufre diversos procesos, su estado descrito cambia por otro.

Una clase de información importante relativa a los gases es la ecuación que describe como cambian los valores de Presión (P), Volumen (V) y Temperatura (T), de un estado a otro.

1. La presión de un gas ideal es proporcional a la temperatura kelvin a volumen constante.

Proceso isocórico (volumen constante)

2. El volumen de un gas a presión constante, de no más de unas cuantas atmósferas, es proporcional también a la temperatura kelvin. (Ejemplo: 273 cm₃ de aire seco a 0 °C se encierran en un tubo a presión atmosférica, por medio de un émbolo. Supongamos que la Presión atmosférica se conserva constante. Si la temperatura del aire confinado se eleva a 1°C, su volumen aumentará 1 cm₃ o sea, 1/273 de su volumen inicial a 0°C. Cuando la temperatura se sigue aumentando, la dilatación por un cambio de grado de temperatura es constante, de modo que a 100 °C el volumen del gas es de 373 cm₃).

Todos los gases experimentan aproximadamente la misma fracción de cambio de volumen por cambio unitario de temperatura.

Proceso Isobárico (Ley de Charles)

  3. A temperatura constante, la presión de una masa dada de gas es directamente proporcional a su densidad e inversamente proporcional a su volumen. Esta relación fue descubierta por Robert Boyle.

   Por ejemplo: Cuando la presión de un gas se triplica, la densidad se triplica y el volumen reducirá a 1/3.

Proceso Isotérmico (Ley de Boyle)

Estas tres relaciones entre P, V y T se pueden combinar en la ecuación de estado para un gas ideal.

Tenemos:    P1V1/T1 = P2V2/T2 = P3V3/T3

En general se puede denotar como:

Ley general de los gases

Donde n es el número de moles (masa molecular expresada en gramos) del gas y R es la constante de los gases que vale 8.32 Joules por mol por grado Kelvin.

Si la temperatura es constante se puede cambiar por:  nR   y la ecuación de estado se transforma en la ley de Boyle. Si la presión es constante, la ecuación expresa la ley de Charles.
En el siguiente post se hablará más acerca de la ley general de los gases.

En este vídeo encontrarás más información sobre las leyes de los gases:

~ Relación con el área II ~
Aquí un ejemplo evidente de la ley de Boyle en la vida cotidianaLa importancia de esta ley se hace más evidente cuando se considera el mecanismo de la respiración. Los pulmones son estructuras elásticas parecidas a los globos, contenido dentro de una cámara hermética llamada cavidad torácica. El diafragma, un musculo forma el piso flexible de la cavidad.
Inspiración: El proceso de inspirar comienza cuando el diafragma se contrae y las costillas se expanden, lo que produce un aumento del volumen de la cavidad torácica. De acuerdo con la ley de Boyle, la presión en el interior de los pulmones disminuye cuando su volumen aumenta, lo que hace que la presión en el interior de los pulmones descienda por debajo de la presión de la atmósfera.    
Espiración: Esta ocurre cuando el diafragma se relaja y sube de nuevo hacia la cavidad torácica a su posición de descanso. El volumen de la cavidad torácica disminuye, lo que oprime los pulmones y reduce su volumen. Ahora la presión en los pulmones es mayor que la presión de la atmósfera, de modo que el aire fluye fuera de los pulmones hasta que se iguale su presión atmosférica, por lo tanto la respiración es un proceso en el que se crean de forma continua gradientes de presión entre los pulmones y el ambiente debido a los cambios de volumen.

La inspiración y Espiración son un ejemplo perfecto para demostrar la ley de Boyle.

Bibliografía:
1. Oswald H. Blackwood; William C. Kelly; Raymond M. Bell: Física General; Ed. CECSA