Ley de Charles

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. … V es el volumen. T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin). es una ley de los gases que relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas a presión constante.

En 1787 Charles descubrió que el volumen del gas a presión constante es directamente proporcional a su temperatura absoluta (en grados Kelvin): V = k · T (k es una constante).

Por lo tanto: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si la temperatura aumenta el volumen aumenta
• Si la temperatura disminuye el volumen disminuye

Representación esquemática de la Ley de Charles

Nota: también se le llama Ley de Charles y Gay-Lussac por un trabajo publicado por este último en 1803.

Ejemplos de Ley de Charles:

• Ejemplo 1: Calentamos una muestra de Hidrógeno (H₂) a la presión constante de 1 atmósfera. Empezamos con 75 ml a 100ºK (-173ºC) y vamos subiendo de 100 en 100. Los valores del volumen obtenidos han sido:
  • Estado 1: 100ºK y 75 ml → V/T = 0,75 = k
  • Estado 2: 200ºK y 150 ml → V/T = 0,75 = k
  • Estado 3: 300ºK y 225 ml → V/T = 0,75 = k
  • Estado 4: 400ºK y 300 ml → V/T = 0,75 = k
  • Estado 5: 500ºK y 375 ml → V/T = 0,75 = k

resultados del experimento

• Ejemplo 2: un gas ocupa un volumen de 5,5 litros a una temperatura de -193 ºC. Si la presión permanece constante, calcular a qué temperatura en volumen sería de 7,5 litros.Solución: ya que relacionamos temperatura con volumen a presión constante, aplicamos la Ley de Charles:V₁ / T₁ = V₂ / T₂, donde:Despejamos la incógnita T₂ :
• • T₁ = -193ºC → 273 + (-193) = 80 ºK
  • V₁ = 5,5 litros, V₂ = 7,5 litros
  • V₁ / T₁ = V₂ / T₂ → T₂ = V₂ / (V₁ / T₁ )
  • T₂ = 7,5 / (5,5 / 80) = 109,1 ºK 

Ejercicios de la Ley de Charles:

Ejercicio 1: una determinada cantidad de neón ocupa 0,3 litros a 200ºC. Calcular el volumen que ocuparía a 0ºC si la presión se mantiene constante. 

Ejercicio 2: una determinada cantidad de oxígeno ocupa 2,5 litros a 50ºC. Calcular la temperatura a la que ocupará 1 litro.

Leyes de los Gases: 

• Ley de Avogadro:  V₁ / n₁ = V₂ / n₂

• Ley de  Boyle:  P₁ · V₁ = P₂ · V₂

• Ley de Gay – Lussac:  P₁ / T₁ = P₂ / T₂

• Ley de Charles: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

• Ley de los Gases Ideales: P · V = n · R · T

• Ley  General de los Gases: P₁·V₁ / T₁ = P₂·V₂ / T₂

• Ley de  Graham: v₁ / v₂ = (M₂ / M₁)^-1/2

• Ley de  Dalton: P_Total = p₁+p₂+…+p_n

• Ley de  Henry: p = k_H · c