Deducción de las leyes de los gases de acuerdo a la Teoría Cinética de la Materia

La teoría cinética de los gases considera que los gases están compuestos por las moléculas, partículas discretas, individuales y separadas. La distancia que existe entre estas partículas es muy grande comparada con su propio tamaño, y el volumen total ocupado por tales moléculas es una pequeña parte del volumen ocupado por todo el gas, por tanto, al considerar el volumen de un gas debe tenerse en cuenta en primer lugar un espacio vacío en ese volumen.

El gas deja muchos espacios vacíos y esto explica la alta comprensibilidad, la baja concentración.
Hay que tener en cuenta que: 
● En el movimiento, las moléculas de los gases chocan unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene en una forma perfectamente aleatoria.

● La frecuencia de las colisiones con las paredes del recipiente explica la presión que ejercen los gases.

● La energía de tales partículas puede ser convertida en calor o en otra forma de energía. Pero la energía cinética total de las moléculas permanecerá constante si el volumen y la temperatura del gas no cambian; por lo tanto, la presión de un gas es constante si la temperatura y el volumen no cambian.

● No existen fuerzas de atracción entre las moléculas de un gas.

● Las moléculas de los gases se mueven constantemente en línea recta por lo que poseen energía cinética.

Si un gas es introducido en un recipiente cerrado, sus moléculas se moverán según los argumentos  de la teoría cinética molecular, con una velocidad que aumentará con la temperatura.

Un ejemplo de que un determinado número de moléculas, las cuales se pueden expresar en función al número de moles (n), se llevan a un recipiente cerrado de volumen (V) y a una temperatura kelvin (T), las moléculas se moverán chocando contra las paredes del recipiente ejerciendo una fuerza F que al expresarse con relación al área S de la pared determinará una presión (P), que es dependiente del número de choques. La presión, la temperatura, y el volumen de una muestra de gas son sus variables de estado.
Si un gas es introducido en un recipiente cerrado, sus moléculas se moverán según los argumentos  de la teoría cinética molecular, con una velocidad que aumentará con la temperatura.

De los tres estados de la materia, en el estado gaseoso las interacciones entre sus partículas son mínimas, por lo que es en este caso donde el estudio y la interpretación de los resultados obtenidos es menos complicada. Como resultado de tales estudios se ha llegado a establecer una serie de conclusiones que se incluye bajo un seguimiento de leyes de los gases, las cuales explican el comportamiento de estas sustancias en ciertas condiciones especiales.

Ley de Boyle 

Robert Boyle investigó el comportamiento de una cantidad fija de gas sometido a diversas presiones, y encontró una relación muy sencilla entre su volumen y su presión:

"El volumen (V) de una masa de un gas, a temperatura (T) constante, es inversamente proporcional a la presión aplicada (P) sobre él"; la expresión matemática de esta ley es:

V=k(1/P), donde k es una constante de proporcionalidad. 

Esta ley fue formulada por el químico irlandés Robert Boyle (1627-1691) y describe el comportamiento del gas ideal cuando se mantiene su temperatura constante (trasformación isotérmica). Consideremos pues un recipiente con tapa móvil que contiene cierta cantidad de gas.

                     En este experimento con una jeringa se comprueba la ley de Boyle, al disminuir el volumen hay mayor presión y viceversa.

Ley de Charles 

El físico francés Jacques Charles (1763-1823) descubrió la relación existente entre el volumen y la temperatura de un gas, siempre y cuando su presión se mantenga invariable. Para ello utilizó el mismo diseño empleado un siglo antes por Boyle, pero ahora variando la temperatura y manteniendo constante la presión.
“A presión constante, el volumen ocupado por una masa definida de una muestra de gas es directamente proporcional a la temperatura (kelvin o absoluta)”. Matemáticamente esta ley puede expresarse de la siguiente forma:
V=kT donde k es una constante de proporcionalidad; a presión y cantidad de materia (n) constantes. 

Al aumentar la temperatura el volumen del gas aumenta (dentro de la pelota)

Ley de Gay- Lussac 

A volumen constante, la presión de una masa fija de un fija de un gas dado es directamente proporcional a la temperatura kelvin. La representación matemática de esta ley es:

k=P/T ó P=kT, donde k es una constante de proporcionalidad.

Para un estado inicial (Pi/Ti=k)y un estado final (Pf/Tf=k), se cumple que: PiTf=Pf/Ti 

Al enfriar la botella y cubrirla con la moneda hubo aumento de presión el cual hizo que la moneda no se mantuviera estable.