Ley de Boyle-MariotteMaterial de Apoyo

Introduccin Los historiadores de la ciencia, han puesto de manifiesto como precedentes los

trabajos de otros cientficos, entre ellos: Evangelista Torricelli, Edme Mariotte,Blaise Pascal, Henry Power, Richard Townley y William Croone, que contribuyeron,e incluso predijeron, la formulacin de la conocida ley de Boyle. Sin embargo,ninguno de ellos fue capaz de anticiparse a la publicacin de la misma, menos ancon la precisin, meticulosidad experimental, detalle y exactitud que la conseguidapor Boyle, quien adquiri desde entonces merecido prestigio como investigadorcientfico y experimentador, constituyndose en el ms reputado de su poca.Discpulo de Francis Bacon, aplic con fidelidad la metodologa inductiva de estefilsofo. Por otra parte, los experimentos descritos por Boyle en sus obras encierranun elevado valor didctico en cuanto a la formulacin del conocimiento cientfico.

Robert Boyle

Qumico ingls. Pionero de la experimentacin en el campo de la qumica, en particular en lo que respecta a las propiedades de los gases, los

razonamientos de Robert Boyle sobre el comportamiento de la materia a nivel

corpuscular fueron los precursores de la moderna teora de los elementos qumicos. Fue tambin uno de los miembros fundadores de la

Royal Society de Londres.

Nacido en Irlanda en el seno de una familia de la nobleza, Robert Boyle estudien los mejores colegios ingleses y europeos. De 1656 a 1668 trabaj en laUniversidad de Oxford como asistente de Robert Hooke, con cuya colaboracincont en la realizacin de una serie de experimentos que establecieron lascaractersticas fsicas del aire, as como el papel que ste desempea en losprocesos de combustin, respiracin y transmisin del sonido.

Los resultados de estas aportaciones fueron recogidos en su Nuevosexperimentos fsico-mecnicos acerca de la elasticidad del aire y sus efectos(1660). En la segunda edicin de esta obra (1662) expuso la famosa propiedad delos gases conocida con el nombre de ley de Boyle-Mariotte, que establece que elvolumen ocupado por un gas, a temperatura constante, es inversamenteproporcional a su presin. Hoy se sabe que esta ley se cumple nicamenteaceptando un terico comportamiento ideal del gas.

Edme Mariotte

(Dijon, Francia, 1620-Pars, 1684) Fsico francs. Padre

prior del monasterio de Saint-Martin-sous-Beaune, fue

miembro fundador en 1666 de la Academia de las Ciencias de

Pars.

En su obra Discurso sobre la naturaleza del aire introdujo la posibilidad de pronosticar el tiempo atmosfrico basndose en las

variaciones baromtricas. En 1676 formul la ley de Boyle de forma independiente y ms completa que ste, al establecer que la presin y el

volumen de un gas son inversamente proporcionales si se mantiene constante su temperatura, principio que actualmente se conoce como

ley de Boyle-Mariotte. En sus estudios acerca de la fisiologa de las plantas, observ que en stas la presin de la savia podra compararse a

la de la sangre en los animales.

Gas Ideal

Un gas ideal es un gas terico compuesto de un conjunto de

partculas puntuales con desplazamiento aleatorio que no

interactan entre s. El concepto de gas ideal es til porque el mismo se comporta segn la ley de los gases

ideales, una ecuacin de estado simplificada, y que puede ser analizada

mediante la mecnica estadstica.

La Ley de Boyle : Histricamente es la primera de las leyes de los

gases ideales.

La presin ejercida es inversamente proporcional al volumen del gas, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante.

Cuando aumenta la presin, el volumen baja, mientras que si la presin disminuye el volumen aumenta.

Matemticamente

PV = k, donde k es constante si la temperatura del gas permanececonstante. Cuando aumenta la presin, el volumen baja, mientras que si lapresin disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valorexacto de la constante k, para poder hacer uso de la ley.

Si consideramos las dos situaciones, manteniendo constante la cantidadde gas y la temperatura, deber cumplirse la relacin:

=

Experimento de Boyle

Robert Boyle llev a cabo experimentos con elaire para encontrar la relacin que existe entre elvolumen y la presin. Emple un tubo enforma de U y verti mercurio hasta que losniveles en ambas ramas fuesen iguales. Bajoestas condiciones el aire ocupa un volumen V ala presin ambiente P ya que las ramas delmercurio tienen el mismo nivel.

V

P

Enseguida verti ms mercurio en una rama hasta lograr un desnivel ymidi la columna de aire encerrado obteniendo el nuevo volumen V1 y lanueva presin P1. Debido a que el proceso se realiza casi estticamente, seasume que el proceso transcurre en forma isotrmica. Despus de llevar acabo varias mediciones como las descritas anteriormente, Robert Boyleencontr que el volumen de un gas vara inversamente con la presinejercida sobre l, si la temperatura permanece constante.

Porqu ocurre esto?

Al aumentar el volumen, las partculas (tomos o molculas) del gas tardan ms

en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto

significa que la presin ser menor ya que sta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer laspartculas es menor y por tanto se producen ms choques en cadaunidad de tiempo: aumenta la presin.

Lo que Boyle descubri es que si la cantidad de gas y latemperatura permanecen constantes, el producto de la presinpor el volumen siempre tiene el mismo valor.

Otras formas de representarla

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que seencuentra a una presin P1 al comienzo del experimento. Si variamosel volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presincambiar a P2, y se cumplir:

P1 V1=P2 V2

Variables

1 = 2 = 1 = 2 =

Tabla de compresin de un gas a temperatura constante.

Experimento de Boyle

A continuacin, podrn encontrar dos enlaces a vdeos deYouTube, uno nos explican perfectamente la ley de Boyle, y otrodonde se lleva a cabo un experimento para que podamos ver larepresentacin fsica.

https://www.youtube.com/watch?v=vq3-tk1xDo0

https://www.youtube.com/watch?v=MsMsIsxEuaM

https://www.youtube.com/watch?v=vq3-tk1xDo0https://www.youtube.com/watch?v=MsMsIsxEuaM

Experimento de la ley de Boyle-Mariotte(vdeo)

https://www.youtube.com/watch?v=QldLPbf7k8U

https://www.youtube.com/watch?v=QldLPbf7k8U

Aplicaciones de la ley de Boyle

La ley de Boyle tiene muchas aplicaciones en la vida cotidiana, algunos ejemplos de estos son:

Buceo Tocar instrumentos de Viento

A continuacin vamos a profundizar en algunos de ellos.

Bolsas de Aire Cmo se activa?

La presin aumenta hasta un punto que se iguala con la presin del

vehculo y eso hace que disminuya de forma muy rpida mientras que el volumen de la bolsa de aire aumenta

(se infla) al activarse para as, protegernos del impacto.

Conclusiones

Cmo pudimos apreciar en esta presentacin, el buen entendimiento de la ley de Boyle nos sirve en cosas cotidianas de la vida, en la industria, los deportes, las artes, etc. Es realmente

interesante el poder estudiar y analizar el mundo desde un punto de vista fsico. Slo nos queda esperar, o descubrir por nuestra

cuenta, el sinfn de usos que pueden tener estas grandes aportaciones de nuestros antepasados.

Bibliografa

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Elaborado por:Ing. Mara Guadalupe Prez Hernndez

Revisado por:Jefe de Academia de Termodinmica:

Ing. Martn Brcenas EscobarJefa de Academia de Laboratorios:Q. Antonia del Carmen Prez Len

Jefa de Departamento de Fsica y Qumica:Q. Esther Flores Cruz

Responsable de Laboratorio de Termodinmica:Ing. Alejandro Rojas Tapia

Profesores:M. en I. Abraham Martnez Bautista

M. en I. Omar de Jess PrezI.Q. Miriam Arenas SenzAyudante de profesor:

Miriam del Carmen Medina Lpez

Ley de Boyle-MariotteIntroduccinRobert BoyleNmero de diapositiva 4Edme MariotteNmero de diapositiva 6Gas IdealLa Ley de Boyle :MatemticamenteExperimento de Boyle Nmero de diapositiva 11Porqu ocurre esto?Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Otras formas de representarla VariablesTabla de compresin de un gas a temperatura constante.Experimento de BoyleExperimento de la ley de Boyle-Mariotte(vdeo) Aplicaciones de la ley de BoyleNmero de diapositiva 21ConclusionesBibliografaNmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25