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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