Leyes de los gases
Florencia Servera, Gabriel Gellon
Por qué esta secuencia
Los gases son difíciles de estudiar y manipular: su baja densidad dificulta determinar masas y concentraciones, su expansibilidad hace trabajoso mantenerlos en confinamiento y su frecuente invisibilidad interfiere con su detección. Con fines químicos, resulta más eficaz trabajar con volúmenes y presiones que con masas. Al mismo tiempo, los gases son de importantes en problemas ambientales e industriales y su comportamiento es relativamente sencillo desde el punto de vista matemático. Las leyes de los gases ideales son fundamentales para entender procesos químicos en fase gaseosa y el fundamento de la idea de temperatura absoluta. Además, brindan una gran oportunidad para adentrarse en las características de las leyes científicas, la cuantificación en ciencia, el uso de modelos e idealizaciones y para ejercitar los gráficos cartesianos como herramienta de pensamiento.
No se aborda la ley universal de los gases, pero el trabajo puede extenderse a través de la clase unitaria “PV = nRT”.
Contenidos de enseñanza
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Presión de un gas y presión atmosférica
Exploramos situaciones cotidianas en las que intervienen gases que ponen de manifiesto las propiedades que tienen en común con los sólidos y los líquidos. También analizamos diversas situaciones que nos llevan a concluir que los gases en general y la atmósfera en particular son capaces de ejercer presión en todas las direcciones sobre aquellas superficies con las que están en contacto.
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Relación entre la presión y el volumen
En esta clase nos pondremos en los zapatos de Boyle. Veremos cómo se dio cuenta de que la presión y el volumen de un gas (a temperatura y masa constantes) son inversamente proporcionales. Analizaremos esta relación en tablas y gráficos.
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Cuando los gases se calientan
Nos adentramos en las investigaciones que llevaron a Charles y Gay-Lussac a revelar las relaciones de proporcionalidad entre los cambios de volumen y los cambios de temperatura (a presión constante). De manera similar, analizamos resultados que indican una proporción similar entre variaciones de presión y temperatura (a volumen constante).
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Escala absoluta de temperaturas
Esta clase introduce el enigmático y maravilloso concepto del cero absoluto (y escala asociada). La ley de Charles sugiere la existencia de un valor de temperatura mínima en el que el volumen de un gas se reduce a cero. A partir de ahí exploramos la utilidad de manejarnos con una escala de temperaturas absolutas y el significado físico de una barrera inferior en la escala de temperaturas.
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Modelos de gases ideales y gases reales
Las leyes de los gases no son exactas y solo son válidas dentro de cierto rango de condiciones (a presiones bajas y temperaturas altas). Comparar gases ideales con gases reales nos permite analizar el rol de las simplificaciones e idealizaciones en ciencia.
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Acerca de los autores
Florencia Servera
Licenciada en Enseñanza de la Ciencia, profesora de Química, autora, divulgadora
Gabriel Gellon
Biólogo, docente, divulgador. Expedición Ciencia. Buenos Aires, Argentina.
Revisada por
Rodrigo Laje (UNQ, CONICET)