Funcionamiento del Termómetro de Gas y Leyes de los Gases Ideales

El termómetro de gas a volumen constante

El termómetro de gas a volumen constante se compone de una ampolla con gas —helio, hidrógeno o nitrógeno, según la gama de temperaturas deseada— y un manómetro medidor de la presión. Se pone la ampolla del gas en el ambiente cuya temperatura hay que medir, y se ajusta entonces la columna de mercurio (manómetro) que está en conexión con la ampolla, para darle un volumen fijo al gas de la ampolla. La altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. A partir de ella se puede calcular la temperatura. En un termómetro de gas de volumen constante, el volumen del hidrógeno que hay en una ampolla metálica se mantiene constante levantando o bajando un depósito. La altura del mercurio del barómetro se ajusta entonces hasta que toca justo el indicador superior: la diferencia de los niveles (h) indica entonces la presión del gas y, a su través, su temperatura.

Ley de Boyle-Mariotte

Esta ley nos permite relacionar la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante. La Ley de Boyle (conocida también como de Boyle y Mariotte) establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

Lo cual significa que:

• Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
• Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Esto nos conduce a que, si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor:

P · V = constante

Ley de Gay-Lussac

Esta ley establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente: La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.

Esto significa que:

• Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
• Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

P / T = constante

Ley de Charles

Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante. Textualmente, la ley afirma que: El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas.

En otras palabras:

• Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.
• Si disminuimos la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye.

Como lo descubrió Charles, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante):

V / T = constante