¿Qué ley relaciona presión y temperatura?

Más allá de Charles-Gay-Lussac: Explorando la relación presión-temperatura en gases

La pregunta “¿Qué ley relaciona presión y temperatura?” no tiene una respuesta única y sencilla, ya que la relación entre estas dos variables en un gas depende crucialmente de si el volumen se mantiene constante o no. Si bien la ley de Charles-Gay-Lussac describe la relación entre volumen y temperatura a presión constante, para entender la relación presión-temperatura necesitamos explorar otras leyes, y sobre todo, comprender el concepto de gas ideal como una aproximación.

La ley que describe directamente la relación entre presión y temperatura a volumen constante es la Ley de Gay-Lussac (a veces también llamada Ley de Amontons). Esta ley establece que a volumen constante, la presión de un gas ideal es directamente proporcional a su temperatura absoluta. Matemáticamente se expresa como:

P₁/T₁ = P₂/T₂

donde:

• P₁ y P₂ son las presiones iniciales y finales, respectivamente.
• T₁ y T₂ son las temperaturas absolutas (en Kelvin) iniciales y finales, respectivamente.

Es crucial destacar que la temperatura debe expresarse siempre en Kelvin. Utilizar grados Celsius o Fahrenheit daría resultados erróneos. La razón de esto radica en que la escala Kelvin tiene un cero absoluto, representando la ausencia total de energía cinética en las moléculas del gas. A diferencia de las escalas Celsius y Fahrenheit, que tienen valores arbitrarios para el cero.

La Ley de Gay-Lussac, al igual que la ley de Charles-Gay-Lussac, se basa en el modelo de gas ideal, una simplificación que asume que las moléculas de gas no tienen volumen propio y que no hay fuerzas intermoleculares. En la realidad, estos supuestos no son completamente ciertos, especialmente a altas presiones y bajas temperaturas. A pesar de estas limitaciones, estas leyes proporcionan una aproximación útil y precisa para un amplio rango de condiciones.

En resumen, mientras que la ley de Charles-Gay-Lussac describe la relación temperatura-volumen a presión constante, la Ley de Gay-Lussac (para presión-temperatura) lo hace a volumen constante. Ambas son herramientas fundamentales en la comprensión del comportamiento de los gases, pero es esencial recordar sus limitaciones y las condiciones bajo las cuales son aplicables. Un entendimiento profundo requiere considerar las desviaciones del comportamiento ideal y recurrir a ecuaciones de estado más complejas para situaciones fuera del rango de validez de estas leyes simplificadas.