Ley de Gay-Lussac: definición, fórmula y ejemplos

La ley de Gay-Lussac o la ley de Amonton establece que la temperatura y la presión absolutas de un gas ideal son directamente proporcionales, en condiciones de masa y volumen constantes. En otras palabras, calentar un gas en un recipiente sellado hace que su presión aumente, mientras que enfriar un gas reduce su presión. La razón por la que esto sucede es que el aumento de temperatura imparte energía cinética térmica a las moléculas de gas. A medida que aumenta la temperatura, las moléculas chocan con más frecuencia con las paredes del recipiente. El aumento de las colisiones se considera un aumento de la presión.

La ley lleva el nombre del químico y físico francés Joseph Gay-Lussac. Gay-Lussac formuló la ley en 1802, pero fue una declaración formal de la relación entre temperatura y presión descrita por el físico francés Guillaume Amonton a fines del siglo XVII.

La ley de Gay-Lussac establece que la temperatura y la presión de un gas ideal son directamente proporcionales, asumiendo masa y volumen constantes.

Fórmula de la ley de Gay-Lussac

Aquí están las tres fórmulas comunes para la ley de Gay-Lussac:

• P ∝ T
  (P ₁ / T ₁ ) = (P ₂ / T ₂ )
  P ₁ T ₂ = P ₂ T ₁

Donde, P significa presión, mientras que T es temperatura absoluta. Asegúrese de convertir la temperatura en grados Fahrenheit y Celsius a Kelvin cuando resuelva los problemas de la ley de Gay-Lussac.

Un gráfico de presión versus temperatura es una línea recta que se extiende hacia arriba y hacia afuera del origen. La línea recta indica una relación directamente proporcional.

Ejemplos de la ley de Gay-Lussac en la vida cotidiana

Aquí hay ejemplos de la ley de Gay-Lussac en la vida cotidiana:

• Presión de los neumáticos: la presión de los neumáticos de los automóviles desciende en un día frío y aumenta en un día caluroso. Si pone demasiado aire en los neumáticos cuando están fríos, podrían sobrepresurizarse cuando se calientan. De manera similar, si sus llantas leen la presión adecuada cuando están calientes, estarán desinfladas cuando hace frío.
• Olla a presión: aplicar calor a una olla a presión aumenta la presión dentro del dispositivo. El aumento de presión aumenta el punto de ebullición del agua, acortando los tiempos de cocción. Debido a que el recipiente está sellado, los sabores no se pierden en el aire con el vapor.
• Lata de aerosol: La razón por la que no debe almacenar las latas de aerosol en condiciones de calor o desecharlas quemándolas es porque calentar la lata aumenta la presión de su contenido, lo que puede hacer que estalle.
• Calentador de agua: un calentador de agua eléctrico se parece mucho a una olla a presión. Una válvula de alivio de presión evita la acumulación de vapor. Si la válvula no funciona correctamente, el calor aumenta la presión del vapor dentro del calentador y finalmente lo hace explotar.

Problemas de la ley de gay lussac

Ejemplo 1

Una lata de desodorante en aerosol tiene una presión de 3.00 atm a 25 ° C. ¿Cuál es la presión dentro de la lata a una temperatura de 845 ° C? Este ejemplo ilustra por qué no debería incinerar las latas de aerosol.

Primero, convierta las temperaturas Celsius a la escala Kelvin.
T ₁ = 25 ° C = 298 K
T ₂ = 845 ° C = 1118 K

Luego, inserte los números en la ley de Gay-Lussac y resuelva para P ₂.

P ₁ T ₂  = P ₂ T ₁
(3,00 atm) (1118 K) = (P ₂ ) (298 K)
P ₂ = (3,00 atm) (1118 K) / (298 K)
P ₂ = 11,3 atm

Ejemplo 2

Calentar un cilindro de gas a 250 K eleva su presión a 2,0 atm. ¿Cuál fue su temperatura inicial, asumiendo que el gas comenzó a presión ambiente (1.0 atm)?

P ₁ T ₂  = P ₂ T ₁
(1.0 atm) (250 K) = (2.0 atm) (T ₁ )
T ₁ = (1.0 atm) (250 K) / (2.0 atm)
T1 = 125 K

Tenga en cuenta que duplicar la temperatura absoluta de un gas duplica su presión. Del mismo modo, reducir a la mitad la temperatura absoluta reduce a la mitad la presión.

Otras leyes de Gay-Lussac y Amonton

Gay-Lussac afirmó que todos los gases tienen la misma expansividad térmica promedio a temperatura y presión constantes. En otras palabras, los gases se comportan de manera predecible cuando se calientan. A veces, esta ley también se llama ley de Gay-Lussac.

Por lo general, la «ley de Amonton» se refiere a la ley de fricción de Amonton, que establece que la fricción lateral entre dos materiales es directamente proporcional a la carga normal aplicada, asumiendo una constante proporcional (el coeficiente de fricción).

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