Ley de los gases ideales

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.

La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de un cuerpo gaseoso, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante, o en términos más sencillos:

A temperatura constante, el volumen de una masa fija de un gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce.

Matemáticamente se puede expresar así:

${\displaystyle PV=k}$

Símbolo	Nombre
${\displaystyle k}$	Constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes

Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante ${\displaystyle k}$ para poder hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

${\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}\,}$

Las primeras leyes de los gases fueron desarrollados desde finales del siglo XVII, aparentemente de manera independiente por August Krönig en 1856^[1]​ y Rudolf Clausius en 1857.^[2]​ La constante universal de los gases se descubrió y se introdujo por primera vez en la ley de los gases ideales en lugar de un gran número de constantes de gases específicas descritas por Dmitri Mendeleev en 1874.^[3]​^[4]​ ^[5]​

En este siglo, los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de condiciones debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se encuentran más separadas, y hoy en día la ecuación de estado para un gas ideal se deriva de la teoría cinética. Ahora las leyes anteriores de los gases se consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de las variables mantenidas constantes.

Empíricamente, se observan una serie de relaciones proporcionales entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834 como una combinación de la ley de Boyle y la ley de Charles.^[6]​

1. ↑ Krönig, A. (1856). «Grundzüge einer Theorie der Gase». Annalen der Physik 99 (10): 315-22. Bibcode:1856AnP...175..315K. doi:10.1002/andp.18561751008.  (en alemán) Facsimile at the Bibliothèque nationale de France (pp. 315–22).
2. ↑ Clausius, R. (1857). «Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen». Annalen der Physik und Chemie. 3 176: 353-79. Bibcode:1857AnP...176..353C. doi:10.1002/andp.18571760302. 
3. ↑ Mendeleev, D. I. (1874). «О сжимаемости газов (En la compresibilidad de los gases)». Russian Journal of Chemical Society and the Physical Society 6: 309-352.  (en ruso) (From the Laboratory of the University of St. Petersburg).
4. ↑ Mendeleev, D. I. (1875). «Об упругости газов (En la compresibilidad de los gases)». Facsimile at the Bibliothèque nationale de France. 
5. ↑ Mendeleef D. (1877). «Researches on Mariotte's Law». Nature. 15 (388): 498-500. Bibcode:1877Natur..15..498D. doi:10.1038/015498a0.  doi: 10.1038/015498a0.
6. ↑ Clapeyron, E. (1834). Facsimile at the Bibliothèque nationale de France (pp. 153–90). «Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur». Journal de l'École Polytechnique (en francés) XIV: 153-90.