Ley De Charles

Resumen

En la experiencia el volumen de un gas aumentaba proporcionalmente con la temperatura, empezando desde 0℃ hasta 60℃

Palabras claves

Temperatura, volumen, gas.

Abstract

In the experience of a gas volume increased proportionally with temperature, starting from 0℃ to 60℃

Key words

Temperature, volume, gas.

1. Introducción

Charles descubrió que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor. 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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Objetivo General: Hacer medidas del cambio de volumen de un gas con cambios de temperatura a una presión determinada para comprobar la ley de Charles.

Objetivo Especifico: Trabajar con temperaturas desde 0 ℃ hasta 60 ℃

2. Fundamentos Teóricos

Charles experimento con los primeros globos de hidrogeno. Invento la mayoría de los dispositivos de los globos modernos, como la cesta que se suspende y la válvula para liberar el exceso de gas.

Las ideas de charles sobre el efecto de la temperatura en el volumen de un gas estuvieron probablemente influenciadas por su pasión por los globos de aire caliente, una moda popular a finales del siglo XVIII.

Ley de Charles

La relación entre el volumen y la temperatura de un gas encerrada en un cilindro. La presión se mantiene constante a 1 atm mientras que se modifica la temperatura. El volumen del gas aumenta cuando aumenta la temperatura o disminuye si la temperatura desciende. La relación es lineal (una línea recta) como en la figura 1. Muestra la dependencia lineal del volumen con la temperatura para tres gases con diferentes condiciones iniciales. Las líneas de la figura tienen un punto en común que es su intercesión con el eje de la temperatura. Todos los volúmenes del gas alcanzan un valor cero a una misma temperatura, aunque difieren entre si a otras temperaturas. La temperatura a la que este volumen de un gas hipotético se hace cero es el cero absoluto de temperatura*:-273,15℃ en la escala Celsius o 0 K en la escala absoluta o escala kelvin.

T(K)=t(℃)+273,15 Expresión 1

Por tanto, a partir de un volumen cero a 0 K, el volumen del gas es directamente proporcional a la temperatura. El enunciado de charles es entonces

El volumen de una cantidad fija de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura (absoluta) Kelvin. Expresión 2

Mediante ecuaciones matemáticas,

V∝T o V=bT (donde b es una costante) Expresión 3

*(Todos los gases condensan a líquidos o sólidos antes de que su temperatura se acerque al cero absoluto. Por otra parte cuando hablamos del volumen de un gas. Queremos decir el volumen libre que hay entre las moléculas, y no el volumen de las moléculas en si mismas. Es decir, el gas al que nos referimos es un gas hipotético, es un gas cuyas moléculas tienen masa pero no volumen y que no se condensa a un liquido o solido.

Figura 1. El volumen de un gas en función de la temperatura

El volumen se representa frente a la temperatura a dos escalas distintas, Celsius y Kelvin. Los gases A, B y C se muestran en tres condiciones iniciales distintas, todas ellas a 1 atm. El gas C, por ejemplo, comienza a 500K(227℃)y 50 ml. Cuando desciende la temperatura. El volumen disminuye como predice la ley de Charles. Así a 250K (-23℃), que es la mitad de la temperatura inicial,500K, el volumen se ha hecho a la mitad del volumen inicial de 50ml, es decir, 25 ml. Aunque la relación entre el volumen y la temperatura es lineal tanto para la escala Celsius como para Kelvin, el volumen es directamente proporcional a la temperatura solamente para la escala kelvin.

El valor de la constante b de la cantidad de gas y presión y no depende del gas que se considere.

A partir de la expresión (2) o de la (3), vemos que si se duplica la temperatura Kelvin de un gas, su volumen se duplica. Si se reduce la temperatura a la mitad (por ejemplo de 300 a 150 K), el volumen se reduce a la mitad, y así sucesivamente. No es difícil comprender que la temperatura utilizada en la ecuación (3) debe estar

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