Efecto de la temperatura sobre el volumen

La línea recta en la figura 4 muestra que las variaciones de temperatura y volumen son lineales entre si. Sin embargo, si las temperaturas se miden en grados centígrados, no existe una relación proporcional directa de la temperatura con el volumen. En cambio, si los datos de temperatura se transforman a grados Kelvin, la relación entre temperatura y volumen es proporcional. La expresión de esta relación se conoce como la Ley de Charles, la cual expresa que:

“Si la presión se mantiene constante, el volumen de una determinada cantidad de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.”

Su expresión matemática es: V D T (a presión y masa constante)

o lo que es lo mismo:

§ V ·

= constante ( a presión y masa constante).

¨¸

© T ¹

Es decir, la relación entre volúmenes y temperaturas iniciales y finales durante un proceso es:

Vi Vf

Ti T_f donde

Vi, Ti = volumen y temperatura inicial, y

Vf, Tf = volumen y temperatura final.

Tomando en consideración que los gases se comprimen y se expanden, debemos tomar en cuenta las condiciones iniciales y finales que se indican con los subíndices “ i, y, f” (inicial y final).

Ejemplo:

Si se llena un recipiente con 16 L de oxígeno gaseoso a 20 ºC, ¿cuál será el volumen (Vf) en litros cuando la temperatura aumente a 27 ºC, manteniendo constante la presión?.

Datos Fórmula

V_Vfi De la ecuación de la Ley de Charles hay Vi = 16 L ,

T_i T_f que despejar Vf. Ti = 20 ºC + 273 = 293 K Vf = ? Tf = 27 ºC + 273 = 300 K Despeje Sustitución 16 L 300K 

ViTf = TiVf V_f = = 16.38 L.

293 K 

^Vi^Tf^Vf

^Ti Como ves, el volumen final es mayor debido a que la temperatura final es mayor que la inicial