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Ley combinada de los gases: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Calcula el volumen, la presión o la temperatura final de una cantidad fija de gas cuando cambian las condiciones: leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac.

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Unidad de temperatura

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Resultados

Volumen final V₂

1,252

Presión final P₂

2

Temperatura final T₂ (en la unidad elegida)

100

Temperatura final en kelvin
373,15 K
Temperatura inicial en kelvin
298,15 K

Tres leyes en una

Cuando una cantidad fija de gas cambia de condiciones, su presión, su volumen y su temperatura se ajustan entre sí. Tres leyes clásicas describen cada relación por separado, y la ley combinada las reúne en una sola expresión.

Ley Se mantiene constante Relación
Boyle-Mariotte Temperatura P₁V₁ = P₂V₂
Charles Presión V₁/T₁ = V₂/T₂
Gay-Lussac Volumen P₁/T₁ = P₂/T₂

La ley combinada

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

Las temperaturas deben ir en kelvin: T(K) = T(°C) + 273,15. Las presiones y los volúmenes pueden ir en cualquier unidad, siempre que sea la misma a ambos lados.

Ejemplo resuelto

Un cilindro contiene 2 L de aire a 1 bar y 25 °C. Se comprime hasta 2 bar y se calienta a 100 °C:

  • T₁ = 298,15 K y T₂ = 373,15 K.
  • V₂ = V₁ × (P₁/P₂) × (T₂/T₁) = 2 × 0,5 × 1,2516 = 1,25 L.

La compresión reduce el volumen a la mitad, pero el calentamiento lo aumenta un 25 %.

Ejemplos cotidianos

  • Neumáticos: la presión se mide en frío. Tras un viaje largo, el aire caliente puede subir la presión un 10 %; por eso no hay que desinflar las ruedas en caliente.
  • Aerosoles: un bote expuesto al sol aumenta su presión interna, de ahí la advertencia de no superar 50 °C.
  • Buceo: a 10 m de profundidad la presión es de 2 bar y el aire de los pulmones ocupa la mitad; al subir se expande, por eso nunca se debe aguantar la respiración durante el ascenso.
  • Globos y montaña: una bolsa de patatas fritas cerrada al nivel del mar se hincha al subir a un puerto de montaña, donde la presión es menor.

Relación con los gases ideales

La ecuación de los gases ideales es PV = nRT. Si la cantidad de gas n no cambia, PV/T = nR es constante, y eso es exactamente la ley combinada. Si además quieres saber cuántos moles hay, usa la calculadora de la ley de los gases ideales.

Limitaciones

La ley supone un gas ideal: funciona muy bien para el aire y la mayoría de los gases a presiones moderadas y temperaturas no muy bajas. Falla a presiones muy altas, cerca de la condensación o con gases que reaccionan o cambian de estado, como el vapor de agua al enfriarse.

Consejos

  • Comprueba que la temperatura en kelvin es positiva; la calculadora avisa si no.
  • Unidades de presión habituales: 1 atm = 1,013 bar = 101,325 kPa = 760 mmHg.
  • Si una magnitud no cambia, introduce el mismo valor en el estado inicial y en el final.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la ley combinada de los gases?

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ para una cantidad fija de gas, con las temperaturas en kelvin. Reúne las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac.

¿Por qué hay que usar kelvin?

Porque la ley se basa en cocientes de temperaturas absolutas. En grados Celsius los resultados serían erróneos, e incluso habría una división entre cero a 0 °C. La calculadora convierte automáticamente.

¿Un ejemplo?

2 L de gas a 1 bar y 25 °C, comprimidos a 2 bar y calentados a 100 °C, ocupan 2 × (1/2) × (373,15/298,15) = 1,25 L.

¿Qué relación tiene con la ecuación de los gases ideales?

Como PV = nRT, el cociente PV/T vale nR y se mantiene constante si no cambia la cantidad de gas: eso es la ley combinada.

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Resultados orientativos con fines informativos. No sustituyen el consejo de un profesional.