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.