¿Cuál es la ley de Charles?

La ley de

Charles describe la relación entre el volumen y la temperatura de un gas. La ley fue acreditada al científico francés Jacques Charles por el químico Joseph Louis Gay-Lussac, también de Francia. En pocas palabras, si la presión permanece constante, el volumen de un gas dividido por su temperatura es igual a una constante. Se puede deducir de la ecuación de gas ideal, PV = NRT, donde P es la presión, v es el volumen, n es el número de moles de gas, r es la constante de gas ideal y t es la temperatura de Kelvin. Reescribir la ecuación, v/t = (nr/p). Ya que p es constante, v/t = (constante).

Dado que la relación equivale a una constante, v/t = k, se puede escribir una nueva temperatura y volumen para el mismo gas V ₁ /t ₁ = k, conduciendo a v/t = v ₁ /t ₁ . Aunque esta relación física es cierta para un gas ideal, la desviación matemática ocurre en el mundo real, ya que no se han explicado el tamaño de partícula y las fuerzas interactivas. Sin embargo, si la temperatura es alta y la presión es baja, PAEl volumen de Rticle se vuelve sin importancia. Del mismo modo, dado que la presión es baja, las partículas están muy separadas. Esto disminuye la interacción de la fuerza entre las partículas, lo que disminuye con el cuadrado de la distancia, lo que la hace insignificante.

Aunque la ley de Charles es simple, explica muchas observaciones cotidianas. La levadura en la masa emite pequeñas burbujas de gas de dióxido de carbono. Hornear esa masa expande las burbujas, dando pasteles más ligeros y esponjosos. Calentar agua en una caldera produce vapor expansivo, que se usa para conducir máquinas de vapor y mantener calientes a las aulas. El motor de automóvil impulsado por la gasolina quema combustible, produciendo un calor tremendo que expande los gases de combustión para conducir los pistones que giran el cigüeñal y alimentan el vehículo.

La ley de

Charles se demuestra también cada vez que una persona abre una botella o una lata de cerveza o refresco. Los contenedores de estas bebidas han presurizado el dióxido de carbono dentro de ellas. Si unLa lata o la botella de bebida está fría, abriendo la parte superior resulta en muy poca expansión de gas. Con la misma bebida a una temperatura caliente, el gas de dióxido de carbono se expandirá en un grado mucho mayor. Esto puede hacer que algunos de los contenidos se disparen de la lata y se encuentren en el consumidor.

Otra aplicación simple en la que la ley de Charles puede arrojar algo de luz es el llenado de un globo. Volumen (v), densidad (d) y masa (m) obedecen la relación, d = m/v. Reorganizar da V = m/d. Sustituir esto en la Ley de Charles v/t = (constante) da m/dt = (constante). Esta modificación de la ley dice que si un globo está lleno de gas y la temperatura disminuye, la densidad aumentará. Si el globo llega a un punto en el que el aire exterior tiene una densidad similar a la dentro del globo, el globo no se elevará más.