Qué es la ley de Boyle-Mariotte
La ley de Boyle-Mariotte establece que la presión que presenta un determinado gas en un recipiente sellado, siempre será inversamente proporcional al volumen del recipiente cuando se encuentra a una temperatura constante, por lo tanto, mientras aumenta la presión disminuye el volumen y viceversa.
Donde P1 representa la presión inicial, P2 la presión final, mientras que V1 y V2 representan el volumen inicial y final respectivamente.
Desde el punto de vista etimológico, el nombre proviene de sus dos creadores, ambos la descubrieron y publicaron de manera independiente luego de realizar los experimentos de la ley de Boyle-Mariotte, primero en 1662 por el químico y físico Robert Boyle y en 1676 por el botánico Edme Mariotte.
A pesar de que ambos científicos trabajaban en la misma teoría, no lo hicieron en conjunto, en el caso de Boyle fue el primero en publicar los resultados de sus experimentos y fue la primera ley presentada en forma de ecuación con las variables de presión y volumen, mientras que el francés Mariotte, a pesar de haber evidenciado las mismas características que Boyle, tuvo la capacidad de observa que el volumen podía variar en relación a la temperatura, debido a esto el nombre de ley de gases de Boyle- Mariotte.
Robert Boyle y Edme Mariotte
Algunos datos relevantes en relación a la vida persona y carrera de estos dos científicos son:
Robert Boyle
Es un reconocido químico, físico y filósofo inglés, principalmente por la creación de la ley de los gases, sin embargo, debido a sus contribuciones es considerado como uno de los fundadores de la química moderna. Nació en Irlanda en 1627 y falleció en Londres en el año 1691.
Algunas de sus contribuciones más importantes en el campo de las ciencias fueron:
- Experimentos en relación a la elasticidad del aire y sus efectos en 1660.
- Experimentos y observaciones del fenómeno del frío en 1665.
- Memorias para la historia natural de la sangre humana y la historia natural de las aguas minerales, en 1884 y 1685 respectivamente.
- Investigaciones sobre la medicina hidrostática en 1691.
Edme Mariotte
Físico y químico de origen francés, nacido en Dijon en el año 1620 y fallecido en París en 1684. Es conocido como uno de los pioneros de la física experimental y profesor de física entre los años 1654 y 1658.
Algunas de sus contribuciones a la ciencia fueron:
- El estudio de óptica.
- Experimentos sobre deformación elástica en materia sólida.
- Estudio de la hidrodinámica.
Enunciado de la Ley de Boyle-Mariotte
La ley de Boyle-Mariotte en resumen, indica que la presión que realiza una fuerza química, resulta inversamente proporcional a la masa de gas, siempre y cuando, su temperatura se conserve permanente. Lo que quiere decir que si el volumen llegase a subir, la presión bajará y si la presión sube, el volumen baja.
En cuanto a los experimentos de la ley de Boyle-Mariotte que fueron realizados para demostrar su veracidad se encuentran:
El experimento de Boyle que demostró esta teoría consistió en utilizar un tubo de vidrio en forma de J, con el extremo corto sellado y el extremo largo abierto, a través del cual introdujo mercurio. Con este arreglo pudo observar que a medida que el mercurio entraba el aire que se encontraba en el interior del extremo corto se contraía. Mientras mayor era la cantidad de mercurio, mayor era la presión sobre el aire y en consecuencia disminuía su volumen.
Por otra parte, el experimento de Mariotte consistió en introducir un gas en un recipiente sellado con un émbolo, evidenciando las alteraciones en la presión y volumen del gas a medida que bajaba el émbolo.
Aplicaciones de la ley de Boyle-Mariotte
En cuanto a su campo de aplicación, su uso más frecuente es en el área del buceo, en donde a través de la aplicación de los ejercicios de la ley de Boyle Mariotte, es posible precisar el tiempo de duración de un envase lleno de aire comprimido y su productividad a cierta profundidad.
Cabe agregar que esta ley, junto con la ley de Graham y la ley de Charles y Gay Lussac integran las leyes de los gases y las cuales explican el comportamiento de un gas ideal. Estas tres leyes pueden generalizarse dentro de la ecuación general de los gases.
Ejercicios de la ley de Boyle-Mariotte
A continuación, se presentan algunos ejercicios resueltos de la ley de Boyle-Mariotte:
- Un recipiente a presión de 4 atmósferas contiene 90m3 de un gas, determinar qué volumen ocuparía en un recipiente a una presión de 2 atmósferas, si la temperatura se mantiene constante.
Fórmula de Boyle: P1 x V1 = P2 x V2
Despeje de la fórmula: V2 = (P1/P2) x V1
V2 = (4 atm. / 2 atm.) x 90m3
V2 = 180 m3
- Un globo de helio ocupa 200 litros a nivel del mar a 2 atmósferas, calcular su volumen a 30 kilómetros de altura, con un descenso a 1,25 atmósferas de presión, con temperatura constante.
Fórmula de Boyle: P1 x V1 = P2 x V2
Despeje de la fórmula: V2 = (P1/P2) x V1
V2 = (2 atm. / 1,25 atm.) x 200 litros
V2 = 320 litros
