Ley de Charles y Gay Lussac





Dos grandes físicos franceses del siglo XVIII, Jacques A . C. Charles (1746-1823) y Joseph L. Gay Lussac (1778-1850), estudiaron las variaciones de volumen o de presión que experimentan los gases con los cambios de temperatura.

 

A tal efecto, Gay Lussac diseñó un dispositivo que le permitió determinar la dilatación de un gas cuando lo calentaba a presión constante: el calor que recibe el recipiente redondo provoca un incremento de volumen en el gas que contiene, el cual, a su vez, obliga al desplazamiento de una gota de mercurio. Si, por ejemplo, el cuello del recipiente tiene 1 cm^{2} de sección y el desplazamiento debido al aumento de temperatura — medida por el termómetro— ha sido de 10 cm, el incremento de volumen vale 1cm^{2} \cdot 10 = 10 cm^{3}.

 

Existe una relación matemática que liga las magnitudes volumen y temperatura absoluta:

 

\dfrac{V}{V'}=\dfrac{T}{T'}

 

cuyo enunciado, que constituye la primera ley, es: A presión constante, los volúmenes ocupados por una misma masa gaseosa al variar la temperatura son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

 

Cuando la experiencia se realiza a volumen constante (es decir, en condiciones tales que el volumen ocupado por la masa gaseosa no pueda variar) se cumple una relación matemática análoga:

 

\dfrac{P}{P'}=\dfrac{T}{T'}

 

donde P y P’ son las presiones soportadas por el gas a las temperaturas absolutas T y T’, respectivamente. Esta segunda ley se enuncia como sigue: A volumen constante, las presiones soportadas por una misma músa gaseosa son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

 

Ejemplo.

1) A 27 °C y 1 atmósfera de presión, un gas ocupa un volumen de 10 litros. ¿Cuánto valdrá el volumen en condiciones normales?

Debe recordarse que «condiciones normales» significa 0 °C y 1 atm; por tanto, la temperatura es variable y la presión constante, y, en consecuencia, ha de aplicarse la primera de las leyes de Charles-Gay Lussac:

 

\dfrac{V}{V'}=\dfrac{T}{T'}

 

V = volumen inicial = 10 litros;
V’ = volumen buscado;
T, T = temperaturas absolutas inicial y final, respectivamente:

T = 273 + 27 = 300 °K
r = 273 + 0 = 273 °K.

Sustituyendo valores:

 

ley de charles y gay lussac 2

 

2) A 10 °C y 2 atmósferas de presión, un gas ocupa 2 0 litros; si, manteniendo invariable dicho volumen, la temperatura pasa a 566 °K, ¿cuánto valdrá el incremento de presión necesario?

La segunda ley de Charles-Gay Lussac dice:

 

 

ley de charles y gay lussac 3

 

por lo tanto, la segunda ley de Charles-Gay Lussac dará:

ley de charles y gay lussac 4

 

El incremento de presión ha sido de 4-2=2 atmósferas.

 

ley de charles y gay lussac 5

 

esquema gráfico de la ley de Gay-Lussac.



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