Ley De Charles

LEY DE CHARLES |
En 1787, el físico frances J. Charles propuso por primera vez la relación proporcional entre el volumen y la temperatura de los gases a presión constante.Charles fue el inventor del globo aerostático de hidrógeno. como no publicó los resultados de sus investigaciones sobre gases, se atribuye también esta ley a gay-Lussac, quien comprobó el fenómeno en 1802.A presión constante,el volumen se dobla cuando la temperatura absoluta se duplica.Como se aprecia en la figura 1. A presión constante el volumen de un gas aumenta al aumentar la temperatura absoluta.Figura 1. A presión constante el volumen de un gas aumenta con la temperatura.La expresión matemática de la ley de Charles es.V/T= k'k' es una constante. EJERCICIOUn globo con volumen de 4 L a 25o C reduce su volumen a3.68 L cuando se introduce un buen rato en el refrigerador. ¿A qué temperatura está el refrigerador?V1/T1= V2/T2Se despeja T2T2= T1 ( V2/V1)298K ( 3.68 L/ 4 L) = 274.1 K274.1K= 1o C  |
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EXPERIMENTO |
 MATERIAL * Matraz Erlenmeyer 250 mL * Tapón monohoradado ensamblado con jeringa hipodermica. * Baso de precipitados de 1 L * TermometroPROCEDIMIENTOCalentar la muestra de aire contenidaen el matráz, manteniendo la presión constante. Al aumentar la temperatura del baño de agua, la muestra de aire se expande y desplaza el émbolo de la jeringa. |
 
 ¿Por qué ocurre esto?Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo serámayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).Lo que Charles descubrió es que a presión constante, el cociente entre el volumen y la temperatura de una cantidad fija de gas, es igual a una constante.Matemáticamente podemos expresarloasí:Estudiemos el siguiente proceso a presión constante (isobárico):Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 sometido a una presión P1 (representada por la pesa) al comienzo del experimento. Si a presión constante, aumentamos la temperatura del gas hasta un nuevo valor T2, entonces el volumen se incrementará hasta V2, como se muestra en la siguientefigura. |   |   |
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TALLER
1. Un gas ocupa un volumen de 3.5 litros a una temperatura de 60K. Si la presión permanece constante a que temperatura en volumen seria de 6.5 litros.

V1= 3.5 Lt
T1= 60 K
V2= 6.5 Lt
T2=

V1/T1 =V2/T2

T2= V2 x T1/V1
T2= 6.5 Lt x 60 K/3.5 Lt= 111.42 K

2. Inflas un globo con 950 ml de aire a295K. Si calientas el aire a 310 K, el volumen seria

V1= 950 ml= 9.5 Lt
T1= 295 K
V2=
T2= 310 K

950 ml x 1 Lt/ 1000 ml= 9.5 Lt

V1/T1 =V2/T2

V2 =V1 x T2/T1
V2= 9.5 Lt x 310 K/ 295 K= 9.98 Lt

3. El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura de 20K. Calcula el volumen a 90K si la presión permanece constante.

V1= 200 cm3= 2 Lt
T1= 20 K
V2=
T2=90 K

200 cm3 x 1 Lt/ 100 cm3= 2 Lt

V1/T1 =V2/T2

V2 =V1 x T2/T1
V2= 2 Lt x 90 K/ 20 K= 9Lt

4. Si el volumen del aire de una habitación a 10K es de 900 litros. Cuanto aire escapara de la habitación si se calienta hasta 30K.

V1= 900 Lt
T1= 10 K
V2=
T2= 30 K

V1/T1 =V2/T2

V2 =V1 x T2/T1
V2= 900 Lt x 30 K/ 10 K= 2700 Lt

5. Se dispone de un gas a 30K cuyo volumen es de 20 Lt.Que volumen ocupara cuando la temperatura sea 20 K.

V1= 20 Lt
T1= 30 K
V2=
T2= 20 K

V1/T1 =V2/T2

V2 =V1 x T2/T1
V2= 20 Lt x 20 K/ 30 K= 13.33 Lt

6. Un gas tiene un volumen de 2.5 litros a 35 k. Cual será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10k.

V1= 2.5 Lt
T1= 35 K
V2=
T2= 10 K

V1/T1 =V2/T2

V2 =V1 x T2/T1
V2= 2.5 Lt x 10 K/ 35 K= 25 Lt

7. El volumen de un...