1.1.5 LEY DE BOYLE
Efecto de la presión sobre el volumen
Si tomas una jeringa, le sacas el émbolo hasta la marca de su capacidad y obstruyes la salida del aire por su pivote, ya sea colocándole un tapón o clavándola en un tapón de hule, y posteriormente la sujetas fuertemente en posición vertical y le vas colocando encima cuerpos de peso semejante, ¿qué observas?.
Figura 6. La presión del aire encerrado en la jeringa es igual a la suma de los pesos del émbolo, de la plataforma y del libro, dividida entre la superficie del extremo del émbolo más la presión de la atmósfera.
Este fenómeno fue estudiado independientemente por Robert Boyle (1627-1691) y por Edmond Mariotte (1620-1684), quienes emplearon un aparato similar al que se muestra
Figura 7. Aparato de Boyle. La presión sobre el gas atrapado en el extremo cerrado del tubo puede cambiarse añadiendo más mercurio a través del extremo abierto. En la medida en que aumenta la presión sobre el gas, disminuye su volumen.
En la tabla 1 se resumen los resultados de las medidas de presión y volumen realizadas con el hidrógeno a temperatura ambiente. En la cual observarás cómo el producto de la presión por volumen es constante.
Tabla 1. Compresión del hidrógeno gaseoso a 25 ºC
| Medición | Presión (mmHg) | Volumen >mL@ | P x V >mLymmHg@ |
|---|---|---|---|
| 1 | 700 | 25.0 | 1.75 x 104 |
| 2 | 830 | 21.1 | 1.75 x 104 |
| 3 | 890 | 19.7 | 1.75 x 104 |
| 4 | 1060 | 16.5 | 1.75 x 104 |
| 5 | 1240 | 14.1 | 1.75 x 104 |
Como conclusión de estas observaciones se estableció la llamada Ley de Boyle-Mariotte, la cual expresa que:
“El volumen de una masa constante de gas varía inversamente con la presión ejercida sobre el mismo, si la temperatura se mantiene constante.”
Su expresión matemática es: 1
vD (a masa y temperatura constante).
PEs decir: PV = constante, o lo que es lo mismo, para un proceso con condiciones iniciales y
finales: Pi Vi = Pf Vf (a masa y temperatura constante). Donde: Pi, Vi = presión y volumen iniciales. Pf, Vf = presión y volumen finales.
Ejemplo:
Una muestra de nitrógeno (N2) ocupa un volumen de dos litros y se encuentra a una presión de 0.76 atm. ¿Cuál será el volumen que ocupará en litros si la presión aumenta al doble, manteniendo constante la temperatura?.
Datos Fórmula Despeje
PiVi
Vi = 2L PiVi = PfVf Vf = Pf
Pi = 0.76 atm
Vf = ?
Pf = 2 (0.76 atm) = 1.52 atm
Sustitución
0.76 atm x 2 L 
Vf
= 1.52 atm 
Vf = 1.0 L.
Si observas el resultado, el volumen disminuye a la mitad al aumentar la presión al doble, cumpliéndose el enunciado de la ley.