Leyes de los gases ideales: fórmulas y ejemplos

Las leyes de los gases ideales relacionan presión (P), volumen (V), temperatura (T) y cantidad de gas (n). Cada ley fija una o dos de esas variables y muestra cómo cambian las demás. Juntas se resumen en la ecuación PV = nRT.

Elige la ley según lo que no cambia

La forma más rápida de resolver un problema de gases es preguntarte qué variable se mantiene igual. Esa pregunta te dice qué ley usar.

• Temperatura constante: ley de Boyle. P1 · V1 = P2 · V2. Si el volumen baja, la presión sube.
• Presión constante: ley de Charles. V1 / T1 = V2 / T2. Si la temperatura sube, el volumen sube.
• Volumen constante: ley de Gay-Lussac. P1 / T1 = P2 / T2. Si la temperatura sube, la presión sube.
• Nada fijo, o cambia la cantidad de gas: PV = nRT. Aquí R = 0.0821 L·atm/(mol·K) cuando la presión está en atmósferas y el volumen en litros.

Si tus variables cambian todas a la vez, usa la combinación de las tres: P1·V1 / T1 = P2·V2 / T2. Es la misma idea, con las tres leyes metidas en una sola fórmula.

Ejemplos resueltos

Boyle. Un gas ocupa 3.0 L a 2.0 atm. A temperatura constante, se expande a 5.0 L. ¿Cuál es la nueva presión? P2 = (2.0 × 3.0) / 5.0 = 1.2 atm. La presión baja, como debe ser al aumentar el volumen.

Charles. Una muestra ocupa 2.0 L a 300 K. A presión constante, la calientas hasta 450 K. ¿Qué volumen tiene? V2 = 2.0 × 450 / 300 = 3.0 L. Fíjate en que la temperatura está en kelvin.

Gay-Lussac. Un gas en un recipiente cerrado está a 1.0 atm y 273 K. Lo calientas hasta 546 K. ¿Cuál es la presión final? P2 = 1.0 × 546 / 273 = 2.0 atm. El volumen no cambia porque el recipiente es rígido.

PV = nRT. Un mol de gas ocupa 22.4 L a 273 K. ¿Cuál es su presión? P = nRT / V = (1)(0.0821)(273) / 22.4 ≈ 1.0 atm. Ese resultado coincide con las condiciones normales de referencia, lo que sirve para comprobar que tu fórmula está bien escrita.

Errores que cuestan puntos

• Usar grados Celsius. Las tres leyes necesitan kelvin. Para pasar de °C a K, suma 273.15 (o 273 si el problema usa esa aproximación).
• Mezclar unidades de presión. Si R tiene atmósferas, la presión debe estar en atmósferas. Si no, convierte antes de calcular.
• Invertir la proporción. En Boyle el producto PV se mantiene; en Charles y Gay-Lussac es el cociente lo que se mantiene. Revisa qué forma tiene la ley antes de despejar.
• Olvidar que n cambia. Si sacas gas de un recipiente o lo inflas, PV = nRT ya no se resuelve con una sola ley de las tres.

Si lo estudias para el EXANI-II

Los gases aparecen dentro del contenido de Física, que es uno de los módulos específicos y tiene 24 reactivos en el formato oficial. Para saber qué temas exactos incluye ese módulo, revisa su programa en la guía oficial de CENEVAL en ceneval.edu.mx; no hay una lista que te podamos confirmar aquí.

Para practicar la decisión bajo tiempo, que es lo que más cuesta en un examen, puedes usar el simulador por área y módulo. Los reactivos son originales y te sirven para ejercitar el formato, no para anticipar preguntas concretas.