A lo largo de los siglos, los científicos han descubierto leyes que explican cómo las propiedades como el volumen y la presión afectan la forma en que se comportan los gases. Eres testigo de aplicaciones de la vida real de al menos una de estas leyes, la ley de Boyle, a diario, quizás sin saber que estás observando principios científicos importantes en acción.
Molecular Motion, Volume and Footballs
De acuerdo con la ley de Charles, el aumento de volumen es proporcional al aumento de temperatura si calienta una cantidad fija de gas a presión constante. Demuestre esta ley al observar cómo una pelota de fútbol inflada que se ha puesto en el interior se hace más pequeña si la saca al aire libre en un día frío. Los distribuidores de propano aprovechan la ley de Charles al bajar la temperatura a -42.2 grados Celsius (-44 Fahrenheit), una acción que convierte el propano en un líquido que es más fácil de transportar y almacenar. El propano se licúa porque a medida que baja la temperatura, las moléculas del gas se acercan y el volumen disminuye.
Respirar es difícil Cortesía de la Ley de Dalton
La ley de Dalton dice que la presión total de la mezcla de gases equivale a la suma de todos gases contenidos en la mezcla, como se muestra en la siguiente ecuación:
Presión total = Presión 1 + Presión 2
Este ejemplo supone que solo existen dos gases en la mezcla. Una consecuencia de esta ley es que el oxígeno representa el 21 por ciento de la presión total de la atmósfera porque constituye el 21 por ciento de la atmósfera. Las personas que ascienden a grandes altitudes experimentan la ley de Dalton cuando intentan respirar. A medida que ascienden, la presión parcial del oxígeno disminuye a medida que disminuye la presión atmosférica total de acuerdo con la ley de Dalton. El oxígeno tiene dificultades para llegar al torrente sanguíneo cuando la presión parcial del gas disminuye. La hipoxia, un grave problema médico que potencialmente puede causar la muerte, puede ocurrir cuando esto sucede.
Sorprendentes implicaciones de la ley de Avogadro
Amadeo Avogadro hizo interesantes propuestas en 1811 que ahora formulan la ley de Avogadro. Establece que un gas contiene la misma cantidad de moléculas que otro gas de igual volumen a la misma temperatura y presión. Esto significa que cuando duplicas o triplicas las moléculas de un gas, el volumen se duplica o triplica si la presión y la temperatura permanecen constantes. Las masas de los gases no serán las mismas ya que tienen diferentes pesos moleculares. Esta ley sostiene que un globo de aire y un globo idéntico que contiene helio no pesan lo mismo porque las moléculas de aire, que consisten principalmente en nitrógeno y oxígeno, tienen más masa que las moléculas de helio.
La magia de las relaciones de presión inversa
Robert Boyle también estudió las intrigantes relaciones entre el volumen, la presión y otras propiedades del gas. De acuerdo con su ley, la presión de un gas por su volumen es constante si el gas funciona como un gas ideal. Esto significa que la presión de un gas multiplicado por el volumen en un momento es igual a su presión por volumen en otro después de ajustar una de esas propiedades. La siguiente ecuación ilustra esta relación:
Pressure_Before_Manipulation x Volume_Before_Manipulation = Pressure_After_Manipulation x Volume_After_Manipulation.
En los gases ideales, la energía cinética comprende toda la energía interna del gas y se produce un cambio de temperatura si esta energía cambia. (ref 6, primer párrafo con esta definición). Los principios de esta ley tocan varias áreas en la vida real. Por ejemplo, cuando inhalas, tu diafragma aumenta el volumen de tus pulmones. La ley de Boyle sostiene que la presión pulmonar disminuye, causando que la presión atmosférica llene los pulmones de aire. Lo contrario ocurre cuando exhalas. Una jeringa se llena utilizando el mismo principio, tire del émbolo y el volumen de la jeringa aumenta, causando una disminución de presión correspondiente en el interior. Como el líquido está a presión atmosférica, fluye hacia el área de baja presión dentro de la jeringa.
