Ejemplos

Fórmulas para convertir grados centígrados, grados Kelvin y grados Fahrenheit: 

ºK= °C + 273 (Grados Celsius a grados Kelvin) 

°F= 9/5 °C + 32 (Grados Centígrados a grados Fahrenheit) 

°C= 5/9 °F - 32 (Grados Fahrenheit a grados Celsius) 

R= °C +453 (Grados Celsius a Rankine) 

Algunos ejemplos: 

°C= °K - 273 (convertir grados Kelvin a Celsius) 

Ej: 500°K= (500 - 273)°C= 223°C 

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Kelvin hay que usar las dos primeras fórmulas: 

ºK= °C + 273 

°F= 9/5 °C + 32 -> (ºF - 32)5/9 = ºC 

Substituimos los ºC en la primera por lo que hemos despejado de la segunda y tenemos: 

ºK = 273 + 5/9 (ºF - 32) 

Por ejemplo, para convertir 842 °F a grados Kelvin: 

°K= 273+5/9(842 - 32) = 273 + 5/9 (810) = 723°K

La conversión de unidades

La conversión de unidades es la transformación de una cantidad, expresada en un cierta unidad de medida, en otra equivalente, que puede ser del mismo sistema de unidades o no.

Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas de conversión.

Frecuentemente basta multiplicar por una fracción (factor de conversión) y el resultado es otra medida equivalente, en la que han cambiado las unidades. Cuando el cambio de unidades implica la transformación de varias unidades se pueden utilizar varios factores de conversión uno tras otro, de forma que el resultado final será la medida equivalente en las unidades que buscamos, por ejemplo si queremos pasar 8 metros a yardas, lo único que tenemos que hacer es multiplicar 8 x (0.914)=7.312 yardas.

Factor de Conversion

Un factor de conversión es una operación matemática, para hacer cambios de unidades de la misma magnitud, o para calcular la equivalencia entre los múltiplos y submúltiplos de una determinada unidad de medida.

Dicho con palabras más sencillas, un factor de conversión es "una cuenta" que permite expresar una medida de difentes formas.

Ejemplos frecuentes de utilización de los factores de conversión son:

Cambios monetarios: euros, dólares, pesetas, libras, pesos, escudos...

Medidas de distancias: kilómetros, metros, millas, leguas, yardas...

Medidas de tiempo: horas, minutos, segundos, siglos, años, días...

Cambios en velocidades: kilómetro/hora, nudos, años-luz, metros/segundo..

Ejemplos

Queremos pasar 2 horas a minutos:

Para convertir esta cantidad lo que hacemos es poner la unidad que queremos eliminar en el denominador y la unidad a la que queremos convertir en el numerador, para asi poder multiplicar el 2 con el numerador que es 60 y asi obtener el valor de 120 minutos

Queremos pasar 30 cm a m:

Algo para recordar y utilizar:

Cuando se dice que dos elementos o cantidades son inversamente proporcionales, deben multiplicarse entre sí cada vez que sus valores varían y el resultado tiene que ser siempre el mismo (constante).

Ahora, cuando dos elementos o cantidades son directamente proporcionales, deben dividirse entre sí cada vez que sus valores varían y el resultado tiene que ser siempre el mismo (constante).

Ley de Gay-Lussac

La ley de Gay-Lussac establece que la presión de un volumen fijo de un gas, es directamente proporcional a su temperatura.

Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (kelvin) permanece constante.

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

P1/T1=P2/T2

Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

Solución:

Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación: P1/T1=P2/T2

970mmHg/298K=760mmHg/T2

Si despejas sale T2=233.5K

T2=233.5K

Ley de Charles

La ley de Charles es una de las leyes de los gases. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenida a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.

En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética debido al movimiento de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

Además puede expresarse como:

= Volumen inicial

= Temperatura inicial

= Volumen final

= Temperatura final

Ejermplo 

Se tiene un gas a una presión constante de 560 mm de Hg, el gas ocupa un volumen de 23 cm³ a una temperatura que está en 69°C . ¿Qué volumen ocupará el gas a una temperatura de 13°C?

Análisis: Si nos dice, que es un gas sometido a presión constante, entonces estamos hablando de la Ley de Charles, para esa ley necesitamos dos cosas fundamentales, que serán nuestros datos, que son temperaturas y volúmenes.

Datos: 

V1: El volumen inicial nos dice que son de  23 cm³ 

T1: La temperatura inicial es de 69°C

T2: La temperatura final es de 13°C

Solución: Para dar inicio a este problema, nos damos cuenta que lo que nos hace falta es el volumen final, o V2, para poder llegar a ello, solamente tenemos que despejar de la fórmula original y ver lo que obtenemos:

y aquí algo totalmente importante, y que coloqué de rojo texto atrás, Los problemas de Charles se trabajan en escala absoluta, es decir la temperatura debe estar en grados Kelvin, para ello no es gran ciencia, solo debemos sumar 273 a las temperaturas que tenemos en grados Celcius también conocido como centígrados, quedando de la siguiente forma,

Ahora solo nos queda reemplazar en la fórmula de la ley de charles , quedando lo siguiente:

Ahora podemos analizar, que mientras la temperatura baje, el volumen disminuirá.

Ley de boyle

La ley de Boyle-Mariotte, o ley de Boyle, formulada independientemente por el físico y químico anglo-irlandés Robert Boyle (1662) y el físico y botánico francés Edme Mariotte (1676), es una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante.

La ley dice que:

La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante.

o en términos más sencillos:

A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce.


Manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:



donde: 

Además, si se despeja cualquier incógnita se obtiene lo siguiente:




Apliquemos lo aprendido con un facil ejercicio:

Un gas ocupa 1.5 litros a una presión de 2.5 atm. Si la temperatura permanece constante, ¿Cuál es la presión en mm de Hg, si se pasa a un recipiente de 3 litros?

Solución: Lo primero que necessitamos es conocer nuestros datos, sin los datos no podemos hacer absolutamente nada, ahora hagamos de nuevo un listado de nuestros datos.

1.5 litros
2.5 atm.
?
3 l
Observamos que lo que nos falta es la presión final, por lo que vamos a despejar de la fórmula.

Despejando

Sustituyendo nuestros datos.




Tenemos que 1.25 atm. es la presión final de lo que nos pide nuestro problema, sin embargo el mismo problema dice que tenemos que convertir las unidades de presión, en este caso atmósferas a mm de Hg para ello haremos una regla de tres.

Si 1 atm equivale a 760 mm de Hg, 1.25 atm ¿a cuántos mm de Hg equivaldría?


1 atm ———– 760 mm de Hg


1.25 atm ———— x mm de Hg





por lo que 950 mm de Hg es la presión final obtenida en un recipiente de 3 litros.