¿Qué es la ley de los gases ideales?
La ley de los gases ideales, expresada como \(PV = nRT\), es una de las ecuaciones más importantes de la química y la física. Relaciona la presión (P), el volumen (V), la cantidad de sustancia en moles (n) y la temperatura absoluta (T) de un gas ideal a través de la constante universal de los gases \(R = 8{,}314462618 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\). Esta calculadora despeja la ecuación para la magnitud que desconoces, a partir de las otras tres. Es una herramienta científica universal y se aplica exactamente igual en todo el mundo.
Cómo usar esta calculadora
Primero elige qué variable quieres calcular en el menú «Elige un cálculo». La casilla de esa variable desaparece y solo tienes que introducir los tres valores conocidos. Cada magnitud cuenta con un desplegable de unidades: presión (atm, Pa, kPa, bar, mmHg, torr, psi y más), volumen (m³, L, mL, cm³, ft³, in³) y temperatura (K, °C, °F, °R). Internamente, todos los valores se convierten al Sistema Internacional (pascales, metros cúbicos, moles y kelvin), se aplica la ley y el resultado vuelve a expresarse en la unidad que elegiste para la variable despejada. Usa el desplegable de cifras significativas para controlar el redondeo del resultado mostrado.
La fórmula explicada
Partiendo de \(PV = nRT\), con un poco de álgebra obtenemos cuatro reordenaciones:
$$\text{P} = \frac{\text{n} \, R \, \text{T}}{\text{V}}, \quad \text{V} = \frac{\text{n} \, R \, \text{T}}{\text{P}}, \quad \text{n} = \frac{\text{P} \, \text{V}}{R \, \text{T}}, \quad \text{T} = \frac{\text{P} \, \text{V}}{\text{n} \, R}$$Dentro de la ecuación, la temperatura debe expresarse siempre en una escala absoluta (kelvin o rankine); por eso los valores en Celsius o Fahrenheit se convierten primero a kelvin.
Ejemplo resuelto
Calculemos la presión de 1 mol de gas que ocupa 22,414 L a 0 °C. Convertimos: \(V = 0{,}022414 \ \text{m}^3\) y \(T = 273{,}15 \ \text{K}\). Entonces
$$\text{P} = \frac{1 \times 8{,}314462618 \times 273{,}15}{0{,}022414} \approx 101325 \ \text{Pa} = 1{,}00 \ \text{atm}$$lo que confirma el volumen molar estándar.
Preguntas frecuentes
¿Qué valor de R se utiliza? El valor exacto del SI: \(8{,}31446261815324 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\).
¿Por qué la temperatura debe ser positiva? La temperatura absoluta no puede ser cero ni negativa; la calculadora rechaza cualquier valor igual o inferior al cero absoluto.
¿Sirve para gases reales? No: supone un comportamiento ideal, que resulta preciso para la mayoría de los gases a presiones moderadas y lejos de la condensación.
