LEY DE CHARLES y GAY-LUSSAC
Unos cien
años después del trabajo de Boyle, Charles y Gay-Lussac investigaban la
dilatación del aire y
otros gases, es decir, el efecto que produce el cambio de la temperatura en el
volumen de una cantidad dada de aire manteniendo la presión constante.
Encontraron que el gas se expandía al calentarse de forma uniforme; así, por cada grado de aumento de la temperatura, el aumento de volumen del gas es de 1/273 veces su volumen a 0 ºC.
Encontraron que el gas se expandía al calentarse de forma uniforme; así, por cada grado de aumento de la temperatura, el aumento de volumen del gas es de 1/273 veces su volumen a 0 ºC.
( la gráfica V- t es una recta).
El volumen del gas se va contrayendo a medida que la temperatura desciende pero si ésta es lo suficientemente baja, el gas licuado (la recta se corta).
Si prolongamos la recta obtenemos por extrapolación que la temperatura a la que el volumen de cualquier gas debería ser nulo es –273 ºC.
El volumen del gas se va contrayendo a medida que la temperatura desciende pero si ésta es lo suficientemente baja, el gas licuado (la recta se corta).
Si prolongamos la recta obtenemos por extrapolación que la temperatura a la que el volumen de cualquier gas debería ser nulo es –273 ºC.
En la
práctica, ningún gas puede ser enfriado hasta que se anule su volumen, ya que
todos los gases
se condensan para dar líquidos y sólidos a temperaturas superiores a los –273
ºC.
Sin embargo, la idea de que existe una temperatura que es la mínima posible, es decir, un cero absoluto de temperaturas es de extraordinaria importancia.
En lugar de escoger arbitrariamente el punto de fusión del hielo como el cero de la escala de temperaturas, como se hace en la escala Celsius, es posible escoger de forma lógica el cero absoluto como cero de una escala de temperaturas.
Sin embargo, la idea de que existe una temperatura que es la mínima posible, es decir, un cero absoluto de temperaturas es de extraordinaria importancia.
En lugar de escoger arbitrariamente el punto de fusión del hielo como el cero de la escala de temperaturas, como se hace en la escala Celsius, es posible escoger de forma lógica el cero absoluto como cero de una escala de temperaturas.
Esta elección del cero constituye la base de la escala absoluta o kelvin de temperaturas que fue sugerida por primera vez por el científico británico Lord Kelvin (1824-1.907).
De acuerdo
con medidas precisas, el cero absoluto de temperaturas
es -273,15 ºC.
Así, 0
K = -273,15 ºC , y la escala Kelvin (K) se relaciona con
la Celsius mediante la expresión:
Debe
observarse que, por convenio, el signo de grado (º) no se utiliza cuando se
expresan las
temperaturas en la escala Kelvin.
La unidad en la escala absoluta es el Kelvin (K) y una temperatura tal como 100 K se lee como "cien Kelvin".
La unidad en la escala absoluta es el Kelvin (K) y una temperatura tal como 100 K se lee como "cien Kelvin".
Cuando la temperatura se expresa en la escala absoluta el volumen de un gas resulta directamente proporcional a la temperatura lo que no se cumple si la temperatura se mide en la escala Celsius.
Esta expresión se resume en la Ley de
Charles y Gay-Lussac:
"Para
una determinada cantidad (masa) de un gas que se mantiene a presión constante,
el volumen es
directamente proporcional a su temperatura en la
escala Kelvin".
escala Kelvin".
Una forma
conveniente de escribir la ley de Charles y Gay-Lussac para comparar la misma
muestra de gas, a presión constante, bajo diferentes condiciones de volumen y temperatura.
De las dos
leyes anteriores se deduce que el volumen de un gas depende tanto de la presión como de la
temperatura;, por lo que decir que una cierta muestra de gas ocupa un volumen concreto
no resulta suficiente; la presión y la temperatura también deben ser
especificadas.
Para que
las comparaciones resulten más sencillas, lo que se suele hacer es referir el
volumen de una
muestra dada de un gas a 0 ºC (273,15 K) y 1 atm; estas condiciones son
conocidas como condiciones normales (lo
que se suele abreviar como c.n.).
