El razonamiento proporcional implica condiciones que deben mantenerse fijas.
La ecuación para un gas ideal es PV = nRT. Si el número de moles, n, y la temperatura absoluta T son iguales, entonces el lado derecho es constante, lo que significa P₁V₁ = P₂V₂. Si el volumen se reduce a la mitad, la presión se duplica; si el volumen se duplica, la presión se reduce a la mitad.
Si el recipiente está contaminado o la temperatura cambia, las condiciones de comparación difieren. Comprimir rápidamente una jeringa puede causar un aumento en la temperatura del gas, lo cual difiere de un proceso isotérmico. Al realizar experimentos basados en la ley de los gases ideales, es importante recordar que estamos comparando estados de equilibrio con una temperatura fija.
Comprueba las referencias de temperatura y presión
La ecuación de estado usa kelvin, no grados Celsius: T(K) = t(°C) + 273.15. A 0 °C, las partículas del gas no dejan de moverse. Usa la presión absoluta, medida desde el vacío; no sustituyas directamente la presión manométrica, que excluye la atmosférica.
Las unidades deben ser coherentes. Con P en Pa y V en m³, R ≈ 8.314 J/(mol·K). Con P en kPa y V en L se puede usar el mismo valor numérico de R, porque 1 kPa·L = 1 J. Mezclar litros y metros cúbicos puede causar un error de un factor de 1000.
¿Cómo debemos interpretar gráficos y diagramas de partículas?
En los gráficos de P-V para la misma n y T, la curva representa una relación inversa. Si se cambia el eje horizontal a 1/V, entonces P = nRT(1/V), lo que resulta en una línea recta con una pendiente de nRT. Este es un método para verificar la relación inversa al transformar la curva en una línea recta.
La presión del objeto está relacionada con el efecto donde las moléculas transfieren su movimiento mediante colisiones con una pared. Sin embargo, el elemento en movimiento en el experimento tiene un propósito ilustrativo, y la presión se calcula utilizando la ley de los gases ideales. No es un modelo en el que se cuenten realmente las moléculas o se mida la presión contando el número de colisiones de los puntos. Cuando la presión es alta o se acerca al punto de licuefacción, el gas real se desvía de la aproximación de los gases ideales.
Relaciones y símbolos clave
PV = nRT · P₁V₁ = P₂V₂ (n y T constantes) · T(K) = t(°C) + 273.15
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| P | Presión absoluta | Pa o kPa |
| V | Volumen | m³ o L |
| n | Cantidad de gas | mol |
| T | Temperatura absoluta | K |
Ejemplo resuelto
A una temperatura constante, ¿qué ocurre cuando un gas inicialmente a 100 kPa y 2 L se comprime a 0.5 L?
Esta es P₂ = P₁V₁/V₂ = 100 × 2/0.5 = 400 kPa. Este es la presión absoluta. Si la temperatura cambia mientras se comprime, no podemos aplicar el mismo cálculo directamente.
Errores frecuentes
- El Postulado de Boyle es una ley que compara la relación entre la temperatura y la cantidad de gas, al comparar únicamente cantidades fijas de gas.
- La afirmación de que la presión es inversamente proporcional al volumen significa que el gráfico P-V es una línea recta descendente.