11 octubre 2011

Ley de Gay–Lussac (1802) : Proceso isocoro o isometrico

Joseph Gay – Lussac, científico francés, realizó trabajos similares que Charles (proceso isobarico) y era también muy aficionado a los globos. En 1804, ascendió hasta 7000 metros en un globo lleno de hidrógeno, marca record que permaneció imbatida durante 50 años. A diferencia de Charles, Gay-Lussac mostraba gran interés por la quimica, así logro aislar al elemento boro, preparó FH (fluoruro de hidrógeno) y la identificación del ácido cianhídrico o prúsico (HCN), un gas muy venenoso y tóxico. También descubrió la ley estequiométrica de gases en una relación volumétrica sencilla y constante.

Si el volumen de un gas permanece constante (proceso isócoro) para una cierta masa de un gas, su presión absoluta varía directamente proporcional a la temperatura

proceso isocoro

Explicación según la teoria cinetica molecular : al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las moléculas, como el volumen no varia entonces la frecuencia de choques por unidad de área aumenta, por lo que la presión aumenta. Por lo tanto, la presion aumenta directamente proporcional a la temperatura.

Matemáticamente podemos plantearlo de la siguiente manera:

11-10-2011 16.10.4 2

Para dos estados del gas (inicial y final) tendremos:

ecuacion isocora

Gráficamente la ley de Gay – Lussac queda representada así:

isocoras-ok

La isócora (recta) formada por puntos infinitos (cada punto es un estado particular del gas) a volumen constante de magnitud V. Además la línea punteada indica que el volumen del gas nunca llegaría a ser cero, porque a temperaturas bajas se produciría la licuación del gas.

Ejemplo:

Un balón de acero de 20 L. de capacidad contiene oxígeno a 30°C y 3 atm de presión. Si la temperatura se eleva a 90°C. ¿Cuál será la nueva presión en KPa?

Solución:

Inicial (1)

  • P1 = 3 atm
  • T1 = 30°C = 303°K
  • V = cte

Final (2)

  • P1 = ? atm
  • T1 = 90°C = 363°K
  • V = cte

Aplicando la ecuación:

ecuacion isocora

3 / 303 = P2 / 363

P2 = 3.5 atm = 354 KPa

* Acuérdese que para cambiar la presión de atmósfera a Kpa solo deberá multiplicar por 101,3

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