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Ley de Charles
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La ley de Charles establece que la división del volumen $V$ y temperatura absoluta $T$ es constante mientras que la presión y la cantidad de moles es constante.
Esto significa que el volumen $V$ varia proporcional con la temperatura absoluta $T$.
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Significado de la Temperatura Absoluta
Descripción
La temperatura corresponde a la cantidad de energía térmica (movimiento molecular) contenida en un cuerpo.
Dado que la energía siempre es positiva, escalas de temperatura como Celsius y Fahrenheit, que pueden tomar valores negativos, pueden parecer poco intuitivas. Sin embargo, la relación entre energía y temperatura lleva a la conclusión de que debe existir una temperatura mínima, conocida como temperatura cero absoluta, en la cual la energía de un sistema de partículas es nula.
Además, en 1802, Gay-Lussac observó que en los gases existe una relación proporcional entre el volumen y la temperatura. Esta proporcionalidad implica que un gas alcanzaría un volumen nulo a una temperatura de -273.15 grados Celsius (según mediciones actuales), lo que se conoce como cero absoluto de temperatura.
ID:(111, 0)
Relación temperatura vs volumen
Descripción
En un gas, si se mantiene constante la presión ($p$) y el número de partículas ($N$), se observa que el volumen ($V$) y la temperatura absoluta ($T$) varían de forma proporcional. Cuando el volumen ($V$) disminuye, la temperatura absoluta ($T$) también disminuye, y viceversa, como se ilustra en el siguiente gráfico:
ID:(9529, 0)
Jacques Charles
Descripción
Jacques Charles, nacido el 12 de noviembre de 1746 y fallecido el 7 de abril de 1823, fue un físico, inventor y aeronauta francés. Es conocido principalmente por su trabajo pionero en el campo de la aeronáutica y por sus descubrimientos relacionados con el comportamiento de los gases. En 1783, realizó el primer vuelo tripulado en globo lleno de hidrógeno, junto con el químico Nicolas-Louis Robert. Este exitoso vuelo marcó un hito importante en la historia de la aviación. Charles también realizó importantes contribuciones en la comprensión de las leyes de los gases, incluida la Ley de Charles, que describe la relación entre el volumen y la temperatura de un gas a presión constante.
Nota: La ley de Charles se hizo pública por Joseph Louis Gay-Lussac, quien se la atribuyó a Jacques Charles citando un artículo no publicado.
Jacques Charles (1746-1823)
ID:(1656, 0)
Ley de Charles
Ecuación
La ley de Charles [1] establece que, manteniendo la presión ($p$) y el número de partículas ($N$) constantes, el volumen ($V$) y la temperatura absoluta ($T$) son directamente proporcionales.
Esto se puede expresar con la constante de la ley de Charles ($C_{VT}$) de la siguiente manera:
 $\displaystyle\frac{ V }{ T } = C_{VT}$ |
[1] "Sur la dilatación de los gases y vapores" (Sobre la expansión de gases y vapores), Jacques Charles, Academia de Ciencias de Francia (1787)
ID:(583, 0)
Cambio de estado de un gas ideal según la ley de Charles
Ecuación
La ley de Charles establece que con la presión ($p$) constante se cumple la siguiente relación entre la temperatura absoluta ($T$) y el volumen ($V$):
| $\displaystyle\frac{ V }{ T }= cte $ |
Esto significa que si un gas pasa de un estado inicial (i) a un estado final (f) con la presión ($p$) y el número de partículas ($N$) constantes, esto ocurre de modo que con el volumen en estado i ($V_i$), el volumen en estado f ($V_f$), la temperatura en estado inicial ($T_i$), y la temperatura en estado final ($T_f$) se cumple:
| $\displaystyle\frac{ V_i }{ T_i }=\displaystyle\frac{ V_f }{ T_f }$ |
ID:(3492, 0)
Equivalente a la ley de Charles para densidades
Ecuación
La ley de Charles para los estados inicial (i) y final (f) de el volumen ($V$) y el volumen ($V$) se puede reformular en términos de los estados inicial y final de la densidad ($\rho$). Por lo tanto, si se cumple que con la temperatura en estado inicial ($T_i$), la temperatura en estado final ($T_f$), el volumen en estado i ($V_i$) y el volumen en estado f ($V_f$) se tiene:
| $\displaystyle\frac{ V_i }{ T_i }=\displaystyle\frac{ V_f }{ T_f }$ |
Entonces, para los estados iniciales y finales de la densidad en estado i ($\rho_i$) y la densidad en estado f ($\rho_f$), se obtiene:
| $ \rho_i T_i = \rho_f T_f $ |
Si en un proceso isotérmico en el que el contenido permanece constante, tenemos que la temperatura en estado inicial ($T_i$), la temperatura en estado final ($T_f$), el volumen en estado i ($V_i$) y el volumen en estado f ($V_f$) están relacionados por:
| $ p_i V_i = p_f V_f $ |
Entonces, podemos introducir la densidad ($\rho$), que, junto con la masa ($M$) y el volumen ($V$), satisface:
| $\displaystyle\frac{ V_i }{ T_i }=\displaystyle\frac{ V_f }{ T_f }$ |
Esto nos lleva a la densidad en estado i ($\rho_i$) y la densidad en estado f ($\rho_f$) como:
| $ \rho_i T_i = \rho_f T_f $ |
ID:(8835, 0)
Igualdad de diferencias temperatura Celcius y Kelvin
Ecuación
La diferencia de temperatura en grados Celsius ($\Delta t$) en combinación con la temperatura en grados Celsius en estado 1 ($t_1$) y la temperatura en grados Celsius en estado 2 ($t_2$) da como resultado:
$\Delta t = t_2 - t_1$
Si representamos ambas temperaturas en grados Kelvin, obtenemos que la temperatura en estado 1 ($T_1$) es igual a:
$T_1 = t_1 + 273.15 , \text{K}$
y la temperatura en estado 2 ($T_2$) es igual a:
$T_2 = t_2 + 273.15 , \text{K}$
Por lo tanto, la diferencia de temperaturas en grados Kelvin, denotada como la diferencia de temperatura ($\Delta T$), se calcula como:
$\Delta T=T_2-T_1=t_2-t_1=\Delta t$
Esto implica que:
| $ \Delta T = \Delta t $ |
Lo cual significa que la diferencia entre las temperaturas en grados Celsius y Kelvin es constante.
ID:(4380, 0)
Video: Ley de Charles
Descripción
Mini clase que explica los conceptos y el desarrollo de las ecuaciones claves del tema.
ID:(11207, 0)
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