Ley de Charles

Antecedentes

• Jacques Alexandre Charles propuso por primera vez la relación proporcional entre el volumen y la temperatura de los gases a presión constante.

• Charles fue el inventor del globo aerostático de hidrógeno.

• Esta Ley también es conocida como la Ley de los Volúmenes, es una ley experimental de los gases, la cual describe como los gases tienden a expandirse cuando son calentados.

• Esta ley establece que a presion constante, el volumen de una masa de un gas ideal se incrementa o disminuye por un mismo factor como su temperatura en grados kelvin.

• Expresión Matemática de la Ley de Charles

• V es volumen , T es temperatura en grados Kelvin y K´ es una constante de proporcionalidad

Aquí esta la expresión matemática que muestra la relación entre volumen y temperatura.

Con un Despeje simple podemos encontrar cualquiera de las 4 variables involucradas en un problema sobre esta ley en particular.

El volumen de un gas aumenta a medida que se incrementa su Temperatura absoluta

T en ºK

V

0100 200 300 400

• En fisica moderna, la ley de charles es considerada como un caso especial de la ley de los gases ideales, en la cual la presion y el numero de moleculas son constantes. La ley de los gases ideales se deriva de la teoria cinetica de los gases, la cual establaece que las moleculas ocupan un volumen definido no se atraen y tienen lugar colisiones elasticas.

• Esta ley de volumenes implica teoricamente que si la temperatura llega al cero absoluto el gas se encogera hasta tener un volumen de cero. Lo cual fisicamente no es correcto pues todos los gases se licuan a una temperatura suficientemente baja y la ley de Charles no es aplicable a bajas temperaturas por esta razon.

Una Aplicación en la Vida diaria…

Ejercicio Resuelto• Si el volumen del aire de una habitación a 10 ºC

es de 90000 l, ¿cuánto aire escapará de la habitación si se calienta hasta 30ºC?

• T0= 10°C = 283°K V0= 90000 lts. • t1= 30°C = 303°K V1= ?• La Ley de Charles Establece que:• V0/T1 = V0/T1 desp. V1= V0/T0 * T1• Resolviendo:• V1= 90000 lts. /283 °K * 303°K = 96360.42 litros• V1 – V0 = 96360.42 lts. – 90000 lts. = 6360.42

litros que es la respuesta buscada.

Problema a Resolver en clase

• Se tiene un gas a una temperatura de 25° C y con un volumen de 70 cm3, a una presión de 586 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará este gas a una temperatura de 0°C si la presión permanece constante?.

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