Ley de Gay-Lussac

 Aproximadamente en la misma época en que Charles realizaba experimentos con la temperatura y el volumen de los gases, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1823) investigaba la realción entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante. La ley que enuncia esta relación se conoce como ley de Gay-Lussac.

Ley de Gay Lussac: A volumen constante  la presión que ejerce una muestra específica de gas es directamente proporcional a su temperatura (en grados Kelvin).

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura, Es decir que:

•          Si la temperatura aumenta la presión aumenta

•          Si la temperatura disminuye la presión disminuye

Esta ley fue enunciada a principios de 1800. Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante. Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

El cociente entre la presión y la temperatura es constante. Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

 Que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac. Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta  (Kelvin). 

Por todas partes hay ejemplos que ilustran la ley de Gay-Lussac. Basta con examinar una lata a presión de pintura, fijador para el cabello, limpiador o cualquier otro producto que se venda en este tipo de envase. El aviso de precaución típico que lleva estos productos dice así:

Contenido a presión. No exponga al calor.

Ejercicio modelo de la Ley de Gay-Lussac.

Una lata de 17 oz de fijador en aerosol, cuya presión interna es 850 torr a 21 ºC, se arroja al fuego, que tiene una temperatura de 450 ºC ¿Qué presión se alcanzará si la lata no explota a esa temperatura, suponiendo que el volumen no cambia?

Datos

Inicial:     V1=17 oz             T1= 21 ºC            P1= 850 torr

Final:       V2=17 oz            T2= 450 ºC        P2= ?

Es necesario expresar todas las temperaturas en Kelvin. Suma 273.15 a la temperatura Celsius.

Inicial:       T1= 21  + 273.5 = 294.15  K

Final:         T2= 450 + 273.15 = 723.15 K

Como la temperatura aumenta, la presión debe aumentar también

 Despejamos de la ecuación anterior P2.

P2 = P1 x T2/T1

Sustituimos los datos en la ecuación.

P2 = 850 torr x 723.15/294.15 = 2,089.67 torr

Actividades de autoevaluación 

1. Describe dos situaciones de la vida cotidiana donde se cumpla la ley de Charles.

2. Resuelve los siguientes ejercicios.

a. Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.

b. Se calienta aire en un cilindro de acero de volumen constante cuya temperatura y presión iniciales son 20°C y 3 atmósferas respectivamente. Determine la temperatura final del cilindro si la presión aumenta hasta 9 atmósferas.

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