Un gas con un volumen de 40 litros y una temperatura de 60° C es descomprimido a un volumen de 1 m³ ¿Cual es su temperatura final? A presion constante
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Respuesta:
Ley de Charles – Ejercicios Resueltos
Por: Carlos julián106 Comentarios
Ley de Charles
Hoy hablaremos sobre la Ley de Charles, una de las leyes que nos explica como los gases tienden a expandirse cuando se calientan, este gran tema que posiblemente estés viendo en alguna asignatura de física o química, en especial las leyes de los gases tal como la ley de Boyle – Mariotte, o la Ley de Gay – Lussac, sea cual sea donde lo estés viendo, hoy te llevarás un poco de información y algunos detalles importantes para resolver estos problemas y entender de que se trata.
¿Qué es la Ley de Charles
Si bien la Ley de Charles es una ley que nos indica la relación que existe entre el volumen y la temperatura, (tomar en cuenta esto), nos da a conocer un simple y sencillo razonamiento, que nos parecerá obvio.
Si nosotros ponemos un recipiente con gas en una estufa, y a ese recipiente lo sometemos a cierta temperatura, ¿Qué pasará con el recipiente con gas?, ¿Sufrirá algún cambio?, pues bien, para darle respuesta a esto es muy importante saber que la Ley de Charles, nos dice lo siguiente:
Al someter cierta masa de gas a presión constante y la temperatura en aumento, el volumen aumentará, y al disminuir la temperatura, también el volumen disminuirá.
Lo he colocado así, para que se entienda lo que el autor intenta explicar, ahora intentemos enfocarnos en la fórmula.
\displaystyle \frac{{{P}_{1}}\cdot {{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{P}_{2}}\cdot {{V}_{2}}}{{{T}_{2}}}
Si la presión es constante entonces de la ley general en estado gaseoso tendrá el siguiente cambio:
\displaystyle \frac{{{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{V}_{2}}}{{{T}_{2}}}
Dónde:
T1 = Temperatura inicial
T2 = Temperatura final
V1 = Volumen inicial
V2 = Volumen final
¡Muy importante! La temperatura la vamos a medir en \displaystyle \left[ {}^\circ K \right] grados Kelvin
Fórmula de la Ley de Charles
En resumen, la fórmula que utilizaremos para resolver problemas de la ley de Charles, será entonces:
Fórmula de la ley de Charles
El volumen puede estar expresado en centímetros cúbicos, metros cúbicos e incluso litros. Depende del autor del problema. A diferencia de la temperatura que siempre debe ser expresada de forma absoluta, es decir en grados Kelvin.
Ley de Charles Gráfica
La gráfica es muy importante para entender este tema, porque si vemos la gráfica se forma de manera proporcional, esto quiere decir lo de la imagen, a mayor temperatura, mayor volumen tendremos.
Ley de Charles
Ley de Charles Ejemplos
Problema 1.- Se tiene un gas a una presión constante de 560 mm de Hg, el gas ocupa un volumen de 23 cm³ a una temperatura que está en 69°C . ¿Qué volumen ocupará el gas a una temperatura de 13°C?
Análisis: Si nos dice, que es un gas sometido a presión constante, entonces estamos hablando de la Ley de Charles, para esa ley necesitamos dos cosas fundamentales, que serán nuestros datos, que son temperaturas y volúmenes.
Datos:
V1: El volumen inicial nos dice que son de \displaystyle 23c{{m}^{3}}
T1: La temperatura inicial es de 69°C
T2: La temperatura final es de 13°C
Solución:
Para dar inicio a este problema, nos damos cuenta que lo que nos hace falta es el volumen final, o V2, para poder llegar a ello, solamente tenemos que despejar de la fórmula original y ver lo que obtenemos: