Experimento de la dilatación de los gases

Los volúmenes de todas las sustancias gaseosas, medidos bajo las mismas condiciones de presión y temperatura, que intervienen en una reacción química, están en una relación sencilla de números enteros.

SEIS EXPERIMENTOS EFECTUADOS CON EL AIRE ATMOSFERICO, EN LOS QUE HICE DE LADO AQUELLO QUE PODRIA RESULTAR INSEGURO, ME DIERON LOS SIGUIENTE RESULTADO: EL AIRE ATMOSFERICO, QUE A LA TEMPERATURA DE LA NIEVE EN LA FUNSION TENIA UN VOLUMEN DE 100 PARTES, LLEVANDO HASTA LA TEMPERATURA DEL AGUA EN EBULLICION, SE HABIA DILATADO HASTA UN VOLUMEN DE:

137,4, 137,6, 137,55, 137,48, 137,57

DE AQUELLAS PARTES, QUE POR TERMINO MEDIO DAN UNA DILATACION HASTA 137,5 PARTES.

SI SE DIVIDE TODA ESTA DILATACION EN PARTES IGUALES PARA CADA UNO DE LOS GRADOS QUE LA HAN PRODUCIDO, ES DECIR 80, SE ENCONTRARA, SI SE TOMO COMO EL VOLUMEN A LA TEMPERATURA DE 0ª, QUE EL AUMENTO DE VOLUMEN ES 1/213,33 PARA CADA GRADO O 1/266,66 PARA CADA CENTIGRADO.

LOS EXPERIMENTOS AQUI DESCRITOS, REALIZADOS TODOS CON EL MAYOR CUIDADO, ESTABLECEN SIN LUGAR A DUDAS QUE EL AIRE ATMOSFERICO, EL OXIGENO, HIDROGENO, NITROGENO, GAS DE SALITRE, AMONIACO, ACIDO CLORHIDRICO SULFURICO, ANHIDRICO , CARBONICO , SE DILATAN TODOS CASI DE LA MISMA MANERA POR IDENTICOS GRADOS DE CALOR Y QUE, EN CONSECUENCIA, LA DIFERENCIA DE DENSIDAD DE ESTAS CLASES DE GASES A CUALQUIER PRESION Y TEMPERATURA, LA DIVERSIDAD DE SUS SOLUBILIDAD EN EL AGUA Y EN GENERAL SU NATURALEZA ESPECIFICA NO INFLUYEN PARA NADA EN SU DILATABILIDAD POR EL CALOR.

DE ESTO CONCLUYO QUE LOS GASES QUE LOS GASES QUE SE DILATAN CASI EXACTAMENTE DE LA MISMA MANERA POR IGUALES GRADOS DE CALOR Y EN IGUALDAD DE CALOR Y EN IGUALDAD DE TODAS LAS OTRAS CONDICIONES.

ESTA INVESTIGACION SOBRE LA DILATACION DE LOS GASES ME CONDUJO NATURALMENTE A EXPERIENCIAS SOBRE LA DILATACION DE LOS VAPORES POR LA ACCION DEL CALOR, DONDE YA PARECIA PROBABLE QUE TAMBIÉN LOS VAPORES SE DILATARAN COMO LOS GASES, POR LO CUAL SOLO SE TRATABA DE INVESTIGAR UNA SOLA CLASE DE VAPOR.

ESCOGI PARA ELLO EL VAPOR DEL ETER PREPARADO POR MEDIO DEL ACIDO SULFURICO PORQUE ES MAS EL MAS FACIL DE MANEJAR.

PARA DETERMINAR, PUES, LA DELATACION DEL VAPOR DEL ETER ME VALI DEL YA MENCIONADO APARATO DE 2 TUBOS. DESPUES QUE HUBE MANTENIDO ESTE ULTIMO

APARATO DURANTE LARGO TIEMPO EN EL BAÑO DE AIRE CON UNA TEMPERATURA DE UNOS 60ª R, INTROJE EN UNOS DE LOS TUBOS ALGO DE VAPOR DE ETER Y EN EL OTRO LA MISMA CANTIDAD DE AIRE ATMOSFERICO, Y QUE CON ESTE LLLEGABA SIEMPRE AL MISMO TIEMPO A CUALQUIER DIVISION DE LA ESCALA. ESTA EXPERIENCIA, CON LA QUE ESTABA OCUPADO ACTUALMENTE BERTHOLLET, HA SIDO REPETIDA MAS DE UNA VEZ, Y NUNCA PUEDE COMPROBAR LA MENOR DIFRENCIA EN LA DILATACION DEL VAPOR Y DEL AIRE ATMOSFERICO, SOLAMENTE QUE EL VAPOR DE ETER, CUANDO SU TEMPERATURA HA DESCENDIDO HASTA POSCOS GRADOS POR ENCIMA DEL PUNTO DE EBULLICION DEL ETER, SE CONDENSA UN POCO MAS RAPIDO QUE EL AIRE ATMOSFERICO. ESTO ESTA EN RELACION CON UN FENOMENO QUE HEMOS VISTO EN MUCHOS CUERPOS LIQUIDOS CUANDO PASAN AL ESTADO SOLIDO Y QUE NO SIGUE TENIENDO INFLUENCIA CUANDO LA TEMPERATURA SOBREPASA POCOS GRADOS A AQUELLA EN QUE SE PRODUCE DICHO PASAJE.

COMO ESTA EXPERIENCIA DEMUESTRA QUE TANTO EL VAPOR DE ETER COMO LOS GASES SE DILATAN EXACTAMENTE DE LA MISMA FORMA POR EL CALOR, NOS SIRVE AL MISMO TIEMPO COMO PRUEBA DE QUE ESTA DIALTIBILIDAD NO DEPENDE DE LA NATURALEZA ESPECIAL DE LOS GASES Y VAPORES, SINO QUE SE DEBE SIMPLEMENTE A QUE SE ENCUENTRAN EN EL ESTADO DE FLUIDO ELASTICO. POR ELLO PODEMOS CONCLUIR QUE TODAS LAS ESPECIES DE GASES Y VAPORES SE DILATAN CASI EXACTAMENTE DE LA MISMA MANERA POR IGUALES GRADOS DE CALOR.

YA QUE TODOS LOS GASES SON IGUALMENTE DILABLES POR EL CALOR Y SON TAMBIÉN IGUALMENTE COMPRENSINDIBLES, Y COMO AMBAS PROPIEDADES (COMO LO DEMOSTRE EN OTRA PARTE) ESTÁN EN RELACION NECESARIA LA UNA CON LA OTRA, DE DILATACION QUE LOS GASES DEBEN SER TAMBIÉN IGUALMENTE COMPRENSIBLES. NO OBSTANTE,ESTA CONCLUSION SOLO VALE EN TANTO QUE LOS VAPORES COMPRIMIDOS SE MANTIENEN COMPLETAMENTE EN FORMA DE FLUIDO ELASTICO, Y

PARA ELLO ES NECESARIO QUE SU TEMPERATURA SEA LO SUFICIENTEMENTE ELEVADA COMO PARA DARLES UNA RESISTENCIA ADECUADA A LA PRESION, QUE TRATA DE LLEVARLOS AL ESTADO DE FLUIDO LIQUIDO.

YA HE INDICADO ARRIBA QUE SEGUN SAUSSURE (Y MIS EXPERIMENTOS LOA RATIFICAN COMPLETAMENTE) TANTO EL AIRE MUY SECO COMO EL AIRE QUE CONTIENE MAYOR O MENOR CANTIDAD DE AGUA DISUELTA, SON DILATABLES IGUALMENTE. POR ESO ESTAMOS AUTORIZADOS A SACAR DE TODO LO ANTES EXPRESADO LAS CONCLUSIONES SIGUIENTES:

1a. TODOS LOS GASES, CUALQUIERA QUE SEA SU DENSIDAD Y CUALQUIERA SEA LA CANTIDAD DE HUMEDAD QUE CONTIENEN DISUELTA, LO MISMO QUE TODOS LO VAPORES, SE DILATAN CON LA MISMA CANTIDAD POR IGUALES GRADOS DE CALOR.

2a. LOS GASES PERMANENTES, CUANDO SON CALENTADOS DESDE EL PUNTO DE CONGELACION HASTA EL PUNTO DE EBULLICION, AUMENTAN SU VOLUMEN EN 80/213,33 DE SU VOLUMEN INICIAL PARA EL TERMOMETRO DE 80 DIVISIONES O EN 100/266,66 PARA EL TERMOMETRO DE 100 GRADOS.

FRAGMENTO DE RECHERCHES SUR LA DILATACION DES GAZ ET VAPEURS (1802).

Básicamente, del texto anterior se puede deducir, que Gay Lussac estudió la relación existente entre el volumen de un gas y su temperatura. Al aumentar la temperatura aumenta el volumen, pero si la temperatura se expresa en la escala Kelvin o absoluta, la temperatura y el volumen son directamente proporcionales (al duplicar una, se duplica la otra, al multiplicar una por 3, otro tanto le sucede a la segunda). Siguiendo la notación de la ley de Boyle-Mariotte, podemos escribir:

donde el subíndice 0 indica el volumen y la temperatura iniciales del gas y el subíndice 1 los valores finales de volumen y temperatura: cuando la presión no varía, el cociente entre el volumen ocupado por un gas y la temperatura a la que se encuentra, permanece constante. Es preciso señalar que los volúmenes pueden ser medidos en cualquier unidad, siempre que coincidan ambos, pero la temperatura debe expresarse en la escala Kelvin.La misma relación existe entre la presión y la temperatura de un gas:

Cuando el volumen no cambia, el cociente entre la presión de un gas y su temperatura permanece constante.

Ahora vamos a poner un ejemplo de prueba:

    A 20 ºC, la presión del neumático de un coche es de 1'8 atm. Tras recorrer 50 km la temperatura del neumático es de 60 ºC, ¿cuánto valdrá su presión?

    Debemos, en primer lugar, expresar las temperaturas en Kelvin, por lo que añadimos 273 a cada una de ellas, quedando T0 = 293 K y T1 = 333 K. Aplicando ahora la relación entre presión y temperatura:

Multiplicando en cruz, para eliminar los denominadores obtendríamos:

Al multiplicar quedaría 599,4 = 293P1, y pasando 293 dividiendo, la presión deseada es de 2,05 atm.