Leyes de los gases: fórmulas, ejemplos, ejercicios y calculadora
Aprende a utilizar las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac, descubre cómo saber qué fórmula necesitas y utiliza nuestra calculadora automática de las leyes de los gases.
Las leyes de los gases explican cómo se relacionan la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T) de una cantidad fija de gas.
T constante
P₁V₁ = P₂V₂
P constante
V₁/T₁ = V₂/T₂
V constante
P₁/T₁ = P₂/T₂
Los problemas sobre las leyes de los gases aparecen con frecuencia en Física y Química. Aunque al principio pueden parecer complicados porque existen varias fórmulas diferentes, en realidad todos se resuelven siguiendo una idea bastante sencilla.
El primer paso no consiste en memorizar fórmulas, sino en preguntarse: ¿qué magnitud permanece constante?
Si sabemos responder a esa pregunta podemos decidir rápidamente si debemos utilizar la ley de Boyle-Mariotte, la ley de Charles, la ley de Gay-Lussac o la ley combinada de los gases.
En esta guía de ProfeGo Academy aprenderás las fórmulas, comprenderás qué ocurre físicamente en cada situación, practicarás con problemas resueltos y podrás comprobar tus propios ejercicios utilizando nuestra calculadora.
Presión, volumen y temperatura
Antes de estudiar las distintas leyes necesitamos reconocer las tres variables que aparecen continuamente en estos problemas.
Presión
Se debe a los choques de las partículas del gas contra las paredes del recipiente.
Volumen
Es el espacio que ocupa el gas.
Temperatura
Está relacionada con el movimiento y la energía cinética de las partículas.
Antes de calcular: temperatura en Kelvin
Cuando una ley de los gases incluye temperatura, debemos utilizar temperatura absoluta expresada en Kelvin.
27 °C = 27 + 273,15 = 300,15 K
Ley de Boyle-Mariotte
La ley de Boyle-Mariotte relaciona la presión y el volumen de una cantidad fija de gas cuando la temperatura permanece constante.
Temperatura constante
La presión y el volumen son inversamente proporcionales.
Esto significa que si reducimos el volumen de un gas, la presión aumenta. Si aumentamos el volumen, la presión disminuye.
Un gas ocupa 4 L a una presión de 2 atm. Si su volumen se reduce hasta 2 L manteniendo constante la temperatura, ¿cuál será la presión final?
P₁ = 2 atm
V₁ = 4 L
P₂ = ?
V₂ = 2 L
Aplicamos Boyle:
P₁V₁ = P₂V₂
2 · 4 = P₂ · 2
8 = 2P₂
P₂ = 4 atm
Ley de Charles
La ley de Charles estudia la relación entre el volumen y la temperatura cuando la presión permanece constante.
Presión constante
Volumen y temperatura son directamente proporcionales.
Si calentamos un gas y permitimos que se expanda manteniendo constante la presión, su volumen aumenta.
Un gas ocupa 3 L a 300 K. ¿Qué volumen ocupará a 400 K si la presión permanece constante?
V₁ = 3 L
T₁ = 300 K
V₂ = ?
T₂ = 400 K
3 / 300 = V₂ / 400
V₂ = (3 · 400) / 300
V₂ = 4 L
Ley de Gay-Lussac
La ley de Gay-Lussac relaciona la presión y la temperatura cuando el volumen permanece constante.
Volumen constante
La presión y la temperatura son directamente proporcionales.
Cuando calentamos un gas dentro de un recipiente rígido, las partículas se mueven más rápidamente y chocan con mayor frecuencia contra las paredes. Por eso aumenta la presión.
Un gas se encuentra a 1,5 atm y 300 K. Si se calienta hasta 400 K manteniendo constante el volumen, ¿cuál será su nueva presión?
P₁ = 1,5 atm
T₁ = 300 K
P₂ = ?
T₂ = 400 K
1,5 / 300 = P₂ / 400
P₂ = (1,5 · 400) / 300
P₂ = 2 atm
Ley combinada de los gases
En algunos problemas no permanece constante ni la presión, ni el volumen ni la temperatura. En estos casos podemos utilizar la ley combinada de los gases.
¿Cómo saber qué ley de los gases utilizar?
Antes de sustituir ningún dato, busca en el enunciado qué magnitud permanece constante.
Calculadora de las leyes de los gases
Indica qué magnitud permanece constante, introduce los datos conocidos y deja vacía únicamente la casilla que quieres calcular.
2. Introduce los datos:
Cómo resolver un problema de gases paso a paso
Separa los valores iniciales y finales.
Temperatura, presión, volumen o ninguna de ellas.
Boyle, Charles, Gay-Lussac o ley combinada.
No te limites a aceptar el número de la calculadora. Piensa qué debería haber ocurrido físicamente.
Errores frecuentes en las leyes de los gases
Ejercicios de las leyes de los gases
Intenta decidir primero qué ley necesitas antes de realizar los cálculos. Después puedes utilizar la calculadora anterior para comprobar tus resultados.
- Un gas ocupa 6 L a 2 atm. Si la temperatura permanece constante y el volumen disminuye hasta 3 L, calcula la nueva presión.
- Un gas ocupa 5 L a 300 K. Se calienta hasta 450 K manteniendo la presión constante. ¿Qué volumen ocupará?
- Un gas se encuentra a 1,2 atm y 300 K. Si se calienta hasta 375 K manteniendo constante el volumen, calcula la presión final.
- Un gas ocupa 4 L a 27 °C. Se calienta hasta 127 °C manteniendo constante la presión. Calcula el volumen final.
- Un gas ocupa 3 L a 1 atm y 300 K. Posteriormente pasa a 1,5 atm y 450 K. Calcula el volumen final.
¿Entiendes la teoría pero te bloqueas con los problemas?
En nuestras clases particulares de Física y Química online trabajamos los problemas paso a paso para que aprendas a identificar los datos, elegir la fórmula y resolver los ejercicios por ti mismo.
Ver clases de Física y Química →Preguntas sobre las leyes de los gases
¿Cuáles son las leyes de los gases?
Entre las principales relaciones estudiadas encontramos la ley de Boyle-Mariotte, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Cuando cambian presión, volumen y temperatura podemos utilizar la ley combinada.
¿Cuál es la fórmula de la ley de Boyle?
P₁ · V₁ = P₂ · V₂. Se utiliza cuando la temperatura permanece constante.
¿Cuál es la fórmula de la ley de Charles?
V₁/T₁ = V₂/T₂. Se utiliza cuando la presión permanece constante.
¿Cuál es la fórmula de Gay-Lussac?
P₁/T₁ = P₂/T₂. Se utiliza cuando el volumen permanece constante.
¿Cómo sé qué ley de los gases utilizar?
Observa qué magnitud permanece constante. Si es la temperatura utiliza Boyle; si es la presión utiliza Charles; y si es el volumen utiliza Gay-Lussac. Si cambian las tres variables puedes utilizar la ley combinada.
¿La temperatura debe estar en Celsius o Kelvin?
En las fórmulas de las leyes de los gases que incluyen temperatura debemos utilizar Kelvin. Para convertir grados Celsius a Kelvin se suma 273,15.
¿Cómo funciona la calculadora de leyes de los gases?
Indica qué variable permanece constante, introduce los datos conocidos y deja una sola casilla vacía. La calculadora identifica la ley adecuada, muestra la fórmula y obtiene la incógnita.
Sigue aprendiendo Física y Química
Aprender las leyes de los gases no consiste simplemente en memorizar cuatro expresiones matemáticas. Lo importante es comprender cómo se relacionan presión, volumen y temperatura y saber reconocer qué ocurre en cada problema.
En ProfeGo Academy trabajamos Física y Química mediante explicaciones paso a paso, ejercicios resueltos, práctica guiada y problemas adaptados al nivel del alumno.
Clases de Física y Química online →