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.

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.

Practica: Ley de Charles

Objetivo: Demostrar si es correcta la ley de charles relacionada con la temperatura y volumen

Materiales:

 Una botella de vidrio

 Un mechero

 Una rejilla

 Un soporte

 Un globo

 Agua fría

 Agua a temperatura ambiente

 Encendedor

 Dos recipiente( uno de metal y puede ser de plástico)

Procedimiento

1. Calienta el agua en el recipiente metal sin dejar que llegue a su punto de ebullicion

2. Coloca el globo en la boquilla de la botella

3. En el recipiente de plástico coloca el agua fría

4. Coloca la botella en el agua caliente

5. Sácala y métela inmediatamente en el agua fría

Cuestionario

¿Qué pasa con el globo cuando no se le aplicado ningún cambio a la botella?

¿Qué pasa con el globo cuando este entra al agua caliente?

¿Qué sucede cuando se mete la botella al agua fría?

Contesta y justifica tus respuestas con la información que se te proporciono

Practica: Ley de Charles

Objetivo: Demostrar si es correcta la ley de charles relacionada con la temperatura y volumen

Materiales:

 Una botella de plástico

 Un encendedor

 Un globo

 Agua fría

 Un

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