A diferencia de las moléculas en un líquido o sólido, las de un gas pueden moverse libremente en el espacio en el que se encuentran. vuelan alrededor, chocando ocasionalmente entre sí y con las paredes del contenedor. La presión colectiva que ejercen sobre las paredes del contenedor depende de la cantidad de energía que tengan. derivan energía del calor en su entorno, por lo que si la temperatura sube, también lo hace la presión. de hecho, las dos cantidades están relacionadas por la ley del gas ideal.
la ley del gas ideal
Derivado a lo largo de un período de años a través del trabajo experimental de varios individuos, la ley del gas ideal se deriva de la ley de Boyle y la ley de Charles y Gay-Lussac. el primero establece que, a una temperatura dada (t), la presión (p) de un gas multiplicada por el volumen (v) que ocupa es una constante. el último nos dice que cuando la masa del gas (n) se mantiene constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura. En su forma final, la ley del gas ideal establece:
pv = nrt , donde r es una constante llamada constante de gas ideal.
Si mantiene constante la masa del gas y el volumen del recipiente, esta relación le indica que la presión varía directamente con la temperatura. Si tuviera que graficar varios valores de temperatura y presión, el gráfico sería una línea recta con una pendiente positiva.
¿Y si un gas no es ideal?
un gas ideal es aquel en el que se supone que las partículas son perfectamente elásticas y no se atraen ni se repelen entre sí. además, se supone que las propias partículas de gas no tienen volumen. Si bien ningún gas real cumple con estas condiciones, muchos se acercan lo suficiente como para permitir la aplicación de esta relación. sin embargo, debe considerar los factores del mundo real cuando la presión o la masa del gas es muy alta o el volumen y la temperatura son muy bajos. Para la mayoría de las aplicaciones a temperatura ambiente, la ley de los gases ideales proporciona una aproximación suficientemente buena del comportamiento de la mayoría de los gases.
cómo la presión varía con la temperatura
siempre que el volumen y la masa del gas sean constantes, la relación entre presión y temperatura se convierte en p = kt, donde k es una constante derivada del volumen, número de moles de gas y la constante del gas ideal. Si coloca un gas que cumpla con las condiciones ideales de gas en un contenedor con paredes rígidas para que el volumen no pueda cambiar, selle el contenedor y mida la presión en las paredes del contenedor, verá que disminuye a medida que baja la temperatura. Dado que esta relación es lineal, solo necesita dos lecturas de temperatura y presión para dibujar una línea desde la cual puede extrapolar la presión del gas a cualquier temperatura dada.
esta relación lineal se rompe a temperaturas muy bajas cuando la elasticidad imperfecta de las moléculas de gas se vuelve lo suficientemente importante como para afectar los resultados, pero la presión seguirá disminuyendo a medida que la temperatura disminuye. la relación también será no lineal si las moléculas de gas son lo suficientemente grandes como para excluir la clasificación del gas como ideal.