¿Qué es la «ley de Charles?
Theodore G. Lindeman, profesor y presidente del departamento de química de Colorado College en Colorado Springs, ofrece esta explicación:
El El principio físico conocido como ley de Charles establece que el volumen de un gas es igual a un valor constante multiplicado por su temperatura medida en la escala Kelvin (cero Kelvin corresponde a -273.15 grados Celsius).
La ley «s Su nombre honra al pionero aeronáutico Jacques Charles, quien en 1787 hizo experimentos sobre cómo el volumen de los gases dependía de la temperatura.La ironía es que Charles nunca publicó la obra por la que es recordado, ni fue el primero ni el último en hacer este descubrimiento. De hecho, Guillaume Amontons había realizado el mismo tipo de experimentos 100 años antes, y fue Joseph Gay-Lussac en 1808 quien hizo mediciones definitivas y publicó resultados que muestran que todos los gases que probó obedecían a esta generalización.
Es bastante sorprendente que decenas de diferentes sustancias Los ces deberían comportarse exactamente igual, como estos científicos descubrieron que lo hacían varios gases. La explicación aceptada, que James Clerk Maxwell presentó alrededor de 1860, es que la cantidad de espacio que ocupa un gas depende puramente del movimiento de las moléculas del gas. En condiciones típicas, las moléculas de gas están muy lejos de sus vecinas y son tan pequeñas que su propia masa es insignificante. Empujan hacia afuera en matraces, pistones o globos simplemente rebotando en esas superficies a alta velocidad. ¡Dentro de un globo de helio, aproximadamente 1024 (un millón de millones de millones de millones) átomos de helio chocan contra cada centímetro cuadrado de caucho cada segundo, a velocidades de aproximadamente una milla por segundo!
¡Tanto la velocidad como la frecuencia con la que el las moléculas de gas que rebotan en las paredes del recipiente dependen de la temperatura, por lo que los gases más calientes empujan más fuerte contra las paredes (presión más alta) u ocupan volúmenes más grandes (unas pocas moléculas rápidas pueden ocupar el espacio de muchas moléculas lentas). Específicamente, si duplicamos la temperatura Kelvin de una muestra de gas contenida rígidamente, el número de colisiones por unidad de área por segundo aumenta en la raíz cuadrada de 2 y, en promedio, el impulso de esas colisiones aumenta en la raíz cuadrada de 2. El efecto neto es que la presión se duplica si el recipiente no se estira, o el volumen se duplica si el recipiente se agranda para evitar que la presión aumente.
Así que podríamos decir que la ley de Charles describe cómo los globos aerostáticos obtener la luz suficiente para despegar, y por qué una inversión de temperatura evita las corrientes de convección en la atmósfera, y cómo una muestra de gas puede funcionar como un termómetro absoluto.