Ley de Charles
La ley de Charles establece la relación entre el volumen y la temperatura de cierta cantidad de gas (ideal) en un proceso isobárico (es decir, un proceso en el que la presión se mantiene constante). En Ley de los gases ideales, vimos que:
En este caso, al ser p=cte y n=cte (se habla de una cantidad de gas fija), tenemos que:
Esta última expresión es la forma matemática de la ley de Charles. De esta expresión se saca que:
En una cantidad de gas que se mantiene presión constante, el volumen ocupado por el gas es directamente proporcional a la temperatura a la que se halla, es decir, cuando aumenta la temperatura aumenta el volumen ocupado por el gas.
Veamos por qué rápidamente:
Hemos llamado k a la constante que relaciona el volumen y la temperatura del gas.
De V=kT, se extrae que si se aumenta el volumen (V), también lo hace la temperatura (T) (en caso de ser escéptico, otorgue cualquier valor a k y vaya dando distintos valores a V y verá que conforme V sea mayor, también lo será T). A esta relación se le llama directamente proporcional (si aumenta un factor también lo hace el otro).
hasta un estado final a temperatura T2 y un volumen V2, partimos de que:
Es decir, como el cociente entre el volumen y la temperatura de cierta cantidad de gas ideal es constante, entonces el cociente entre el volumen y temperatura iniciales de dicha cantidad de gas es igual al cociente entre el volumen y temperatura finales de la citada cantidad de gas. Veamos un ejemplo:
EJEMPLO: Un gas ideal está a 27ºC y ocupa un volumen de 3 L. Si calentamos el gas hasta 77ºC, ¿cuál será el volumen final?
SOLUCIÓN: El gas ideal ocupará un volumen final de 3,5 L.