El gas es un estado de la materia que no tiene forma propia ni volumen definido, y que puede comprimirse fácilmente. Desde el modelo corpuscular, lo describimos como un conjunto de partículas (átomos o moléculas) que están muy separadas entre sí y se mueven en todas direcciones. Estas partículas están en constante movimiento y chocan tanto entre sí como contra las paredes del recipiente, lo que genera presión.
Estas ideas nos ayudan a explicar cómo se comportan los gases cuando cambia alguna de sus condiciones. Existen tres leyes que describen estas transformaciones, en las que siempre se mantiene una de las variables constantes mientras se modifican las otras: la presión, el volumen o la temperatura.
Esta ley analiza lo que ocurre cuando se modifica el volumen del gas, manteniendo la temperatura constante. Si se reduce el volumen, las partículas tienen menos espacio para moverse, por lo tanto chocan más seguido contra las paredes del recipiente y eso genera un aumento de la presión. Por el contrario, si se aumenta el volumen, las partículas tienen más lugar para desplazarse y chocan menos veces, lo que disminuye la presión.
Un ejemplo que podemos observar fácilmente es el de una jeringa tapada: al presionar el émbolo, el volumen del aire dentro disminuye y se hace cada vez más difícil seguir empujando porque la presión aumenta.
En este caso se mantiene constante la presión y se observa qué pasa al cambiar la temperatura del gas. Si la temperatura aumenta, las partículas se mueven más rápido, y para que la presión no cambie, el gas necesita ocupar un volumen mayor. Si la temperatura baja, las partículas se mueven más lentamente y el volumen disminuye.
Un ejemplo simple es el de un globo inflado que se deja al sol: el aire que está dentro se calienta, las partículas se mueven más rápido y el globo se expande un poco más.
Esta ley estudia el comportamiento de los gases cuando el volumen se mantiene constante. Si se aumenta la temperatura, las partículas se mueven más rápido, y como no tienen más espacio para moverse, chocan con más frecuencia y fuerza contra las paredes, lo que genera un aumento de la presión. Si la temperatura disminuye, la velocidad de las partículas baja y la presión disminuye también.
Un ejemplo cotidiano es lo que ocurre al calentar una lata cerrada. Si la temperatura del aire que está dentro aumenta demasiado, la presión también aumenta, y la lata puede llegar a deformarse o explotar si no resiste la presión interna.
Estas leyes permiten predecir el comportamiento de los gases en diferentes situaciones, usando un modelo simple y poderoso que describe a los gases como un conjunto de partículas en movimiento. Así, podemos entender y explicar fenómenos cotidianos con herramientas propias del pensamiento científico.
Cuando trabajamos con gases y usamos las leyes que los describen, es muy importante prestar atención a las unidades en las que se expresan las magnitudes. A continuación te presentamos las más comunes:
Recordá que 1 L = 1000 mL = 1000 cm³.
Para tener una referencia: 1 atm = 101325 Pa = 1,01325 bar.
Aunque estamos acostumbrados a usar grados Celsius (°C), en las leyes de los gases siempre se debe usar la temperatura en kelvin (K), que es la escala absoluta.
Para convertir entre estas dos unidades se usan las siguientes fórmulas:
Por ejemplo, si la temperatura de 25 °C, eso equivale a 298 K. Y si la temperatura es de 300 K, eso corresponde a 27 °C.