LEY DE CHARLES

LEY DE CHARLES

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió
por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una
muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba
la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar
el volumen disminuía.

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas: •Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. •Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

¿Por qué ocurre esto?

Cuando aumentamos la temperatura del gas las
moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar
las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques
por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento
(por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará
el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la
presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la
cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre
el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Matemáticamente podemos expresarlo así:

(el cociente entre el volumen y la temperatura
es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas
V₁ que se encuentra a una temperatura T₁ al comienzo del
experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V₂,
entonces la temperatura cambiará a T₂, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años
después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció
se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con
la temperatura Celsius ya que aún no existía la
escala absoluta de temperatura.

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Ejemplo:

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál
será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C?

Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que
usar la escala Kelvin.

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T₁ = (25 + 273) K= 298 K

T₂ = (10 + 273 ) K= 283 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación:

2.5L		V2
-----	=	-----
298 K		283 K

Si despejas V₂ obtendrás un valor para el nuevo
volumen de 2.37 L.