Si tapas la punta de una jeringa y empujas el émbolo, el aire de dentro se comprime con facilidad, porque a diferencia de líquidos y sólidos, en un gas las partículas están muy separadas y su volumen cambia mucho con la presión y la temperatura.
A temperatura constante, si se duplica la presión el volumen se reduce a la mitad; esta relación inversa entre presión y volumen es la ley de Boyle.
A presión constante, al subir la temperatura las partículas se mueven más deprisa y empujan con más fuerza las paredes, así que el volumen aumenta: es la ley de Charles.
Si subes la presión en el dibujo de la jeringa, el punto de la gráfica P-V se desliza por la curva; si subes la temperatura en el del globo, este crece más allá de su tamaño a 0 °C (línea discontinua).
Presión y volumen (ley de Boyle)
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Jeringa tapada: más presión, menos volumen (temperatura constante)
1 atm
💡 Ley de Boyle
①A temperatura constante, un gas ocupa menos volumen cuando aumenta la presión.
②Presión y volumen son inversamente proporcionales: si la presión se duplica, el volumen se reduce a la mitad; si se triplica, a un tercio.
③Por eso P × V se mantiene. La jeringa del dibujo contiene 100 mL a 1 atm, así que P × V = 100 en todo momento.
④Con más presión, el mismo número de partículas queda encerrado en menos espacio y choca más veces contra las paredes.
Temperatura y volumen (ley de Charles)
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Al calentar un globo: más temperatura, más volumen (presión constante)
20°C
🔍 Ley de Charles
①A presión constante, un gas ocupa más volumen cuando sube su temperatura.
②Al subir la temperatura las partículas se mueven más deprisa y empujan las paredes con más fuerza y más a menudo; para que la presión no cambie, el volumen tiene que crecer.
③Por cada 1 °C de subida el volumen aumenta en 1/273 del volumen a 0 °C, así que al calentar de 0 °C a 100 °C se hace unas 1,37 veces mayor.
④Una pelota de ping-pong abollada recupera su forma en agua caliente porque el aire de dentro se calienta y se expande.
Leer la ley de Boyle en una gráfica
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Presión y volumen del gas de la jeringa: el estado actual sobre la curva inversa
Ley de Boyle
P₁V₁ = P₂V₂ (temperatura constante)
El producto de presión y volumen no cambia: presión y volumen son inversamente proporcionales.
Ley de Charles
V₁T₁ = V₂T₂
El volumen es proporcional a la temperatura absoluta T (K), que es la temperatura en grados Celsius más 273.
📐 Las dos leyes juntas
①Ley de Boyle: a temperatura constante, cuanto más presión, menos volumen (proporción inversa).
②Ley de Charles: a presión constante, cuanto más temperatura, más volumen.
③Las dos se explican con partículas de gas que se mueven sin parar y chocan con las paredes.
④La temperatura absoluta es K = °C + 273, y la gráfica apunta a volumen cero en 0 K (−273 °C).
Puntos clave
Resumen
Boyle: P × V = constante · Charles: V ÷ T = constante
Si cambia la presión, el volumen o la temperatura de un gas, cambian también las otras magnitudes.
🎯 Puntos de examen
①Ley de Boyle: a temperatura constante, presión y volumen son inversamente proporcionales.
②Ley de Charles: a presión constante, cuanto mayor la temperatura, mayor el volumen.
③La gráfica P-V es una curva inversa y en todos sus puntos P × V es igual.
④La gráfica V-T es una recta que pasa por el origen si se usa la temperatura absoluta.
⑤Ejemplos cotidianos: la bolsa de patatas que se hincha en la montaña y las burbujas de un buzo que crecen al subir (Boyle); el globo aerostático y la pelota de ping-pong abollada que se recupera (Charles).
Ejemplos y prueba
Ejemplo 1
A temperatura constante, un gas ocupa 6 L a 1 atm. ¿Qué volumen ocupa si se comprime a 2 atm? (ley de Boyle)
1
La temperatura es constante, así que se usa la ley de Boyle, P₁V₁ = P₂V₂.
2
1 × 6 = 2 × V₂, así que V₂ = 6 ÷ 2 = 3 L: al duplicar la presión, el volumen se reduce a la mitad.
▸ 3 L
Mira cuántas veces ha aumentado la presión y divide el volumen entre ese número.
Ejemplo 2
A presión constante, ¿cómo cambia el volumen de un globo si se deja en un lugar cálido y por qué? (ley de Charles)
1
A presión constante, un gas aumenta de volumen al subir la temperatura (ley de Charles).
2
Al subir la temperatura, las partículas del gas del globo se mueven más deprisa y empujan con más fuerza la pared interior, así que el globo se hincha.
▸ Aumenta de volumen (las partículas se mueven más deprisa)
El globo del dibujo también se hace más grande que su tamaño a 0 °C (línea discontinua) al subir la temperatura.
tipo prueba de unidad
¿Qué afirmación sobre las propiedades de los gases es correcta?
①A temperatura constante, mayor presión da mayor volumen
②A temperatura constante, la presión y el volumen son inversamente proporcionales
③A presión constante, una temperatura mayor da un volumen menor
④La ley de Boyle dice que la presión y el volumen son proporcionales
⑤Un gas mantiene el mismo volumen aunque cambie la temperatura
▸ ② A temperatura constante, la presión y el volumen son inversamente proporcionales
1
Según la ley de Boyle, a temperatura constante el volumen disminuye al aumentar la presión, una relación inversa, así que ② es correcta.
2
Al aumentar la presión el volumen disminuye (①), a presión constante el volumen crece con la temperatura (③), la ley de Boyle es una relación inversa (④) y un gas se expande al calentarse (⑤).