Ejemplos de la Ley de Charles

Química General → Leyes de los Gases → Ley de Charles

Ley de Charles:

La Ley de Charles es una ley de los gases que relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas a presión constante. 

En 1787 Charles descubrió que el volumen del gas a presión constante es directamente proporcional a su temperatura absoluta (en Kelvin): V = k · T (k es una constante).

Por lo tanto: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si la temperatura aumenta el volumen aumenta
• Si la temperatura disminuye el volumen disminuye

Representación esquemática de la Ley de Charles

Nota: también se le llama Ley de Charles y Gay-Lussac por un trabajo publicado por este último en 1803.

Ejemplos de Ley de Charles:

• Ejemplo 1: Calentamos una muestra de Hidrógeno (H₂) a la presión constante de 1 atmósfera. Empezamos con 75 ml a 100 K (-173ºC) y vamos subiendo de 100 en 100. Los valores del volumen obtenidos han sido:
• Estado 1: 100 K y 75 ml → V/T = 0,75 = k
• Estado 2: 200 K y 150 ml → V/T = 0,75 = k
• Estado 3: 300 K y 225 ml → V/T = 0,75 = k
• Estado 4: 400 K y 300 ml → V/T = 0,75 = k
• Estado 5: 500 K y 375 ml → V/T = 0,75 = k

resultados del experimento

• Ejemplo 2: un gas ocupa un volumen de 5,5 litros a una temperatura de -193 ºC. Si la presión permanece constante, calcular a qué temperatura en volumen sería de 7,5 litros.
  
  Solución: ya que relacionamos temperatura con volumen a presión constante, aplicamos la Ley de Charles: V₁ / T₁ = V₂ / T₂, donde:
  • T₁ = -193ºC → 273 + (-193) = 80 K
  • V₁ = 5,5 litros, V₂ = 7,5 litros
  Despejamos la incógnita T₂ :
• V₁ / T₁ = V₂ / T₂ → T₂ = V₂ / (V₁ / T₁ ) 
• T₂ = 7,5 / (5,5 / 80) = 109,1 K 

Ejercicios de la Ley de Charles:

Ejercicio 1: una determinada cantidad de neón ocupa 0,3 litros a 200ºC. Calcular el volumen que ocuparía a 0ºC si la presión se mantiene constante.

Ejercicio 2: una determinada cantidad de oxígeno ocupa 2,5 litros a 50ºC. Calcular la temperatura a la que ocupará 1 litro.

Leyes de los Gases: 

• Ley de Avogadro:  V₁ / n₁ = V₂ / n₂

• Ley de  Boyle:  P₁ · V₁ = P₂ · V₂

• Ley de Gay - Lussac:  P₁ / T₁ = P₂ / T₂

• Ley de Charles: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

• Ley de los Gases Ideales: P · V = n · R · T

• Ley  General de los Gases: P₁·V₁ / T₁ = P₂·V₂ / T₂

• Ley de  Graham: v₁ / v₂ = (M₂ / M₁)^-1/2

• Ley de  Dalton: P_Total = p₁+p₂+...+p_n

• Ley de  Henry: p = k_H · c

versión 4 (06/03/2018)