Transformación isobárica. Transformación isobárica de gases

Se produce una transformación isobárica cuando el gas está a una presión constante. Por ejemplo, si se hace en un ambiente abierto, la transformación será isobárica ya que la presión será la presión atmosférica que no cambiará.

En este caso, la temperatura y el volumen varían. Dos científicos destacados han estudiado cómo se produce esta variación en las transformaciones isobáricas. El primero en relacionar el volumen y la temperatura de los gases fue Jacques Charles (1746-1823), en 1787, y luego, en el año 1802, Joseph Gay-Lussac (1778-1850) cuantificó esta relación.

Así, surgió una ley que explica las transformaciones isobáricas de los gases, que se conoció como la Ley de Charles / Gay-Lussac. Se expresa de la siguiente manera:

"En un sistema de presión constante, el volumen de una masa fija de un gas es directamente proporcional a la temperatura".

Esto significa que si duplicamos la temperatura, el volumen ocupado por el gas también se duplicará. Por otro lado, si disminuimos la temperatura, el volumen de gas también disminuirá en la misma proporción.

Esto se puede ver en un experimento muy simple. Si colocamos un globo en el cuello de una botella, quedará atrapada una masa fija de aire. Si sumergimos esta botella en un recipiente con agua helada, el globo se desinflará. Ahora, si lo ponemos en un bol con agua caliente, el globo se llenará.

Esto se debe a que a medida que aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética de las moléculas de gas y también aumenta la velocidad a la que se mueven. Así, el gas se expande aumentando el volumen que ocupa y el globo se infla. Ocurre lo contrario cuando bajamos la temperatura, poniéndola en agua fría.

Esta relación entre temperatura y volumen en las transformaciones isobáricas viene dada por la siguiente relación:

V = k
T

"k" es una constante, como se puede ver en el siguiente gráfico:

Tenga en cuenta que la relación V / T siempre da una constante:

_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400

Así, podemos establecer la siguiente relación para las transformaciones isobáricas:

V_inicial = V_Final
T_inicial  T_Final

Esto significa que cuando hay algún cambio en la temperatura del gas a presión constante, podemos encontrar su volumen usando esta expresión matemática. Lo contrario también es cierto, conociendo el volumen del gas, averiguamos a qué temperatura se encuentra. Vea un ejemplo:

"Una masa gaseosa ocupa un volumen de 800 cm³ a -23 ° C, a una presión determinada. ¿Cuál es la temperatura registrada cuando la masa gaseosa, a la misma presión, ocupa un volumen de 1,6 L? ”

Resolución:

Datos:

V_inicial = 800 cm³
T_inicial = -23 ºC, sumando 273 tenemos 250 K (Kelvin)
V_Final = 1,6 litros
T_Final = ?

* Primero tenemos que dejar el volumen en la misma unidad. Se sabe que 1 dm³ equivale a 1 litro. como un dm³ es lo mismo que 1000 cm³, parece que 1 litro = 1000 cm³:

1 L 1000 cm³
x 800 cm³
x = 0,8 litros

* Ahora reemplazamos los valores de la fórmula y encontramos el valor de temperatura final:

V_inicial = V_Final
T_inicial  T_Final
0,8_ = 1,6
250 toneladas_Final
0,8 toneladas_Final = 250. 1,6
T_Final = 400
0,8
T_Final = 500 K

* Pasando a la escala Celsius, tenemos:

T (K) = T (° C) + 273
500 = T (° C) + 273
T (° C) = 500 - 273

T (° C) = 227 ° C

Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química

Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm