5. Ley de Charles

Los gases siguen el comportamiento de dilatación que ya conoces, solo que en ellos esta dilatación afecta a todo su volumen.

Experimenta La botella se aplasta

Observa lo que ocurre en cada caso y descríbelo con las variables p, V y T.

Toma una botella de plástico vacía que haya estado al sol, ciérrala e introdúcela en el congelador. Sácala al cabo de media hora.
Toma una botella de plástico vacía y arrugada e introdúcela abierta en el congelador. Al cabo de media hora, sácala, ciérrala y ponla al sol.

La ley descubierta por el científico Jacques Charles en 1787 describe la relación entre el volumen y la temperatura de un gas a presión constante.

El volumen de una determinada cantidad de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta que posee:

es decir

La segunda expresión nos permite relacionar dos estados diferentes de una determinada masa de gas siempre que la presión se mantenga constante.

Ejemplo resuelto

Un cilindro con un émbolo móvil se llena con 25 cm³ de aire a 7 °C. Si el volumen máximo que puede tener el recipiente es de 30 cm³, ¿hasta qué temperatura se puede calentar el cilindro a presión constante?

Solución

Luego la mayor temperatura a la que se puede calentar es de 63 °C.

5.1. Leyes de Gay-Lussac y de Charlesy sus gráficas

El estudio de la gráfica asociada a una dependencia entre dos magnitudes permite inducir la ley que le corresponde y la expresión de ella, como se realizó con la ley de Boyle. Si se representa el volumen y la presión frente a la temperatura (leyes de Charles y Gay-Lussac), se obtiene una línea recta, lo que implica una proporcionalidad directa y la existencia de una función afín:

Ley de Gay-Lussac:

Ley de Charles:

Resumen de las leyes de los gases

Actividades

En un pistón de 10 cm de diámetro se introduce nitrógeno a 20 °C cuando el émbolo deja una cavidad de 6 cm de largo. ¿Cuál sería la posición del émbolo si la temperatura alcanza los 50 °C? ¿Y si baja a −10 °C?
Tu compañero indica que el volumen de un recipiente se duplica cuandoduplicamos la temperatura desde los 50 °C hasta los 100 °C. Demuestra si está en lo cierto o indica qué se ha de cumplir para que fuera correcto.
Verifica que se cumple la ley correspondiente y determina su expresión a partir de los siguientes datos experimentales:

Experimento A:

T (K) 273 300 330 350 400

V (cm³) 1350 1490 1660 1760 2000

Experimento B:

T (ºC) 0 27 40 50 82

p (atm) 10,92 12,00 12,52 12,92 14,20

Jacques Charles ocupa un lugar destacado en el estudio del comportamiento de los gases, ya que este científico descubrió la ley que lleva su nombre en 1787. En relación a esta ley selecciona los enunciados correctos.

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5 Ley de Charles

5.1. Leyes de Gay-Lussac y de Charlesy sus gráficas

Ley de Charles

T (K)	273	300	330	350	400
V (cm³)	1350	1490	1660	1760	2000

T (ºC)	0	27	40	50	82
p (atm)	10,92	12,00	12,52	12,92	14,20