Ley de Boyle-Mariotte
La ley de Boyle (también llamada ley de Mariotte y ley de Boyle-Mariotte) es una ley sobre los gases ideales.
La ley se puede enunciar de la siguiente manera:
Para una cantidad fija de un gas ideal mantenido a una temperatura fija, P (presión) y V (volumen) son inversamente proporcionales.
En otras palabras, el volumen de una masa constante de gas ideal a una temperatura constante es inversamente proporcional a la presión aplicada sobre él.
En símbolos, la ley es:
P ∝ 1 V {\displaystyle P\propto {\frac {1}{V}} 
o
P V = k {\displaystyle PV=k} 
donde P es la presión del gas, V es el volumen del gas y k es una constante.
Para una determinada masa de gas a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen es una constante. Cuando el volumen disminuye, la presión aumenta en proporción, y viceversa. Por ejemplo, cuando la presión se reduce a la mitad, el volumen se duplica.
Suponga que tiene un tanque que contiene un cierto volumen de gas a una determinada presión. Cuando se reduce el volumen del tanque, el mismo número de partículas de gas está ahora contenido en un espacio más pequeño. Por lo tanto, el número de colisiones aumenta. Por lo tanto, la presión es mayor.
Imagina que tienes un gas a una presión (P 1) y un volumen (V 1) determinados. Si cambias la presión a un nuevo valor (P 2), el volumen cambia a un nuevo valor (V 2). Podemos utilizar la ley de Boyle para describir ambos conjuntos de condiciones:
P 1 V 1 = k {\displaystyle P_{1}V_{1}=k} 
P 2 V 2 = k {\displaystyle P_{2}V_{2}=k} 
La constante, k, es la misma en ambos casos, por lo que podemos decir lo siguiente:
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}} 
Ejemplo: La presión de un gas es de 3 atm y su volumen es de 5 litros. Si se reduce la presión a 2 atm, ¿cuál es el volumen?
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}}
V 2 = P 1 V 1 P 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {P_{1}V_{1}}{P_{2}}}} 
V 2 = 3 ∗ 5 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {3*5}} 
V 2 = 15 2 {\displaystyle V_{2}={frac {15}{2}} 
V 2 = 7,5 {\displaystyle V_{2}=7,5} 
∴ El volumen será de 7,5 litros.
La ley fue encontrada por Robert Boyle en 1662, y después, de forma independiente, por Edme Mariotte en 1679.
Una animación que muestra la relación entre la presión y el volumen. La cantidad y la temperatura del gas son constantes.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la ley de Boyle?
R: La ley de Boyle (también llamada ley de Mariotte y ley de Boyle-Mariotte) es una ley sobre los gases ideales que establece que para una cantidad fija de un gas ideal mantenido a una temperatura constante, la presión (P) y el volumen (V) son inversamente proporcionales.
P: ¿Cómo podemos expresar matemáticamente la ley de Boyle?
R: Podemos expresar matemáticamente la Ley de Boyle como P ∝ 1/V o PV = k, donde P es la presión del gas, V es el volumen del gas y k es una constante.
P: ¿Quién descubrió esta ley?
R: La ley fue descubierta por Robert Boyle en 1662, y posteriormente, de forma independiente, por Edme Mariotte en 1679.
P: ¿Qué significa que P y V sean inversamente proporcionales?
R: Significa que a medida que uno aumenta, el otro disminuye proporcionalmente; así, si se reduce el volumen de un depósito que contiene una cierta cantidad de gas a una determinada presión, debido al aumento de las colisiones entre las partículas por estar contenidas en menos espacio, la presión aumentará.
P: ¿Cómo podemos utilizar la Ley de Boyle para calcular los cambios de presión o volumen?
R: Podemos utilizar la Ley de Boyle para calcular cambios tanto en la presión como en el volumen utilizando dos ecuaciones - P1V1=k y P2V2=k - en las que k permanece constante mientras que P1/V1 o P2/V2 cambian dependiendo de lo que esté intentando calcular.
P: ¿Podemos aplicar esta ley también a los gases reales?
R: No - sólo se aplica a los gases ideales ya que no tienen fuerzas intermoleculares entre ellos.
