Ley de Charles

  

Jacques Charles (Jacques Alexandre César Charles), físico y aeronauta francés, nació en Beaugency (Loiret) el 12 de noviembre de 1746 y falleció en París el 7 de abril de 1823.

Inventor, científico y matemático francés que como dato curioso Rompió el récord de globo aerostático, el 27 de agosto de 1783.

En 1787, estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

• Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
• Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

¿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 será mayor. 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 si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Matemáticamente podemos expresarlo así:

$$\frac{V}{T}=k$$

(el cociente entre el volumen y la temperatura es constante)

O dicho de otra manera 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)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y por supuesto una presión constante, se podrá se cumplir:

$$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}$$

(a presión constante, y para una masa dada de un gas, el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta)

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura.

Fuente:

https://www.educaplus.org/gases/ley_charles.html