¿Qué es la presión de un gas?
Las partículas de un gas se mueven rápido sin parar y chocan una y otra vez con las paredes del recipiente. La fuerza de un solo choque es diminuta, pero el número de choques es enorme. El empuje de todos estos choques sobre cada unidad de área de pared se llama presión. La unidad de presión es el pascal (Pa). 1 atm son unos 101 kPa.
La presión de un gas en un recipiente depende de tres cosas: el número de partículas, la temperatura y el volumen. Este simulador muestra el efecto del volumen.
¿Qué es la ley de Boyle?
Cuando la temperatura y la cantidad de gas son constantes, la presión es inversamente proporcional al volumen. El producto de la presión por el volumen no cambia:
P1 · V1 = P2 · V2
| Volumen | Presión |
|---|---|
| Dividido entre 2 | Multiplicada por 2 |
| Dividido entre 3 | Multiplicada por 3 |
| Multiplicado por 2 | Dividida entre 2 |
Ejemplo. Una muestra de 3 L de gas a 100 kPa se comprime hasta 1 L sin cambiar la temperatura. ¿Cuál es la nueva presión? 100 · 3 = P2 · 1, así que P2 = 300 kPa.
¿Por qué ocurre esto? La temperatura es constante, así que la velocidad de las partículas no cambia. Pero las paredes están más cerca, así que cada partícula choca con ellas más a menudo.
Empuja el émbolo en la app Nalukh chem
Cambia el volumen con un control deslizante y observa el número de la presión. Este simulador se desbloquea con el acceso completo. La app se descarga gratis, y 2 unidades y 5 simuladores están abiertos sin cuenta.
¿Cómo se usa el simulador?
- Al principio, el émbolo está en el borde derecho del recipiente y la presión marca 55.
- Arrastra el control Volumen hacia la izquierda. El émbolo se mueve a la izquierda y el gas tiene menos espacio.
- Observa el número de la presión bajo el título. Cuando la presión sube, el émbolo se pone rojo.
- Arrastra el control de vuelta hacia la derecha. El émbolo retrocede y la presión baja.
La presión en pantalla no tiene unidad. Es un número para comparar. El número de partículas y su velocidad no cambian, así que se cumplen las condiciones de la ley de Boyle.
Retos para probar en el simulador
- Arrastra el control hasta el extremo izquierdo. ¿Cuál es la presión máxima? Respuesta: 157.
- Pon la presión en 110. ¿Dónde está el émbolo? Respuesta: Justo en la mitad del recipiente. El volumen se divide entre 2, y la presión es 2 veces el valor inicial de 55.
- Usa la ley de Boyle: a una presión de 157, ¿qué porcentaje de su volumen inicial ocupa el gas? Respuesta: 55 ÷ 157 ≈ 0.35, o sea, 35%.
¿Dónde se usa la ley de Boyle?
- Bomba de neumáticos. Al empujar el émbolo, el volumen de aire del cilindro disminuye y la presión sube. Luego el aire entra en el neumático.
- Jeringa. Cuando tapas la punta con el dedo y empujas el émbolo, el aire comprimido empuja el émbolo hacia atrás.
- Respiración. Al inhalar, la cavidad torácica se agranda y la presión dentro de los pulmones baja. Por eso el aire entra en los pulmones.
Este simulador no muestra cómo cambia la presión al calentar un gas. Según la ley de Gay-Lussac, a volumen constante, la presión sube cuando sube la temperatura. Puedes verlo en el simulador Leyes de los gases.
