Químicas: Ejemplos de la Ley de Boyle

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Ley de Boyle:

La Ley de Boyle es una ley de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas a temperatura constante.

En 1662 Boyle descubrió que la presión que ejerce un gas es inversamente proporcional a su volumen a temperatura y cantidad de gas constante: P = k / V → P · V = k (k es una constante).

Por lo tanto: P₁ · V₁ = P₂ · V₂

Lo cual tiene como consecuencia que:

Si la presión aumenta el volumen disminuye
Si la presión disminuye el volumen aumenta

Representación esquemática de la Ley de Boyle

Nota: también se le llama Ley de Boyle-Mariotte ya que este último la descubrió de forma independiente en 1676.

Ejemplos de la Ley de Boyle:

Ejemplo 1: Comprimimos un pistón de aire a temperatura constante. Empezamos con un volumen de 100 ml a 0,4 atmósferas y vamos disminuyendo el volumen progresivamente. Los valores de presión obtenidos han sido:

Estado 1: 100 ml y 0,4 atm → P·T = 40 = k
Estado 2: 80 ml y 0,50 atm → P·T = 40 = k
Estado 3: 60 ml y 0,67 atm → P·T = 40 = k
Estado 4: 40 ml y 1,00 atm → P·T = 40 = k
Estado 5: 30 ml y 1,33 atm → P·T = 40 = k
Estado 6: 20 ml y 2,00 atm → P·T = 40 = k

resultados del experimento

Ejemplo 2: A presión de 12 atm, 28L de un gas a temperatura constante experimenta un cambio ocupando un volumen de 15 L Calcular cuál será la presión que ejerce el gas.

Solución: ya que relacionamos presión con volumen, debemos aplicar la Ley de Boyle: P₁ · V₁ = P₂ · V₂, donde:
- P₁ = 12 atmósferas
- V₁ = 28 litros
- V₂ = 15 litros
Reemplazando los valores conocidos: 12 · 28 = P₂ · 15 → P₂ = 336 / 15 = 22,4 atmósferas

Ejercicios de la Ley de Boyle:

Ejercicio 1: un tanque a presión de 5 atmósferas contiene 100 m³ de un gas. Calcular el volumen que ocuparía en un tanque a presión ambiente de 1 atmósfera si la temperatura permanece constante.

Ejercicio 2: un globo de helio ocupa 100 litros a nivel del mar (1 atmósfera). Calcular el volumen del globo a 20 kilómetros de altura donde la presión del aire es de 0,054 atmósferas. Se considera que la temperatura es la misma en los dos puntos