¿Qué es la ley de Charles?
La ley de Charles es una de las leyes fundamentales de los gases en química y física. Afirma que, a presión constante, el volumen de una cantidad fija de gas ideal es directamente proporcional a su temperatura absoluta. Dicho de otro modo: si calientas un gas, se expande; si lo enfrías, se contrae. Esta relación se expresa como \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\), donde las temperaturas siempre deben indicarse en Kelvin (K).
Cómo usar esta calculadora
Introduce el volumen inicial (V₁), la temperatura inicial (T₁) y la temperatura final (T₂). Asegúrate de que ambas temperaturas estén en Kelvin: para convertir desde grados Celsius, suma 273,15. La calculadora resuelve el volumen final (V₂) y muestra tus datos de entrada como referencia.
La fórmula explicada
Partiendo de \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\), reordenamos para despejar la incógnita:
$$V_2 = \frac{\text{V}_1\text{ (L)} \times \text{T}_2\text{ (K)}}{\text{T}_1\text{ (K)}}$$
Como la temperatura aparece en forma de cociente, es imprescindible usar una escala absoluta (Kelvin). Emplear grados Celsius daría resultados sin sentido o incluso negativos, ya que 0 °C no equivale a energía térmica nula.
Ejemplo resuelto
Imagina un globo que contiene 2 L de gas a 300 K y que se calienta hasta 450 K manteniendo la presión constante. Entonces
$$V_2 = 2 \times \frac{450}{300} = 2 \times 1{,}5 = 3 \text{ L}$$
El gas se expande un 50 %, justo lo mismo que aumenta la temperatura absoluta.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la temperatura debe estar en Kelvin? La ley de Charles es una proporcionalidad directa con la temperatura absoluta. Solo la escala Kelvin parte del cero absoluto, por lo que los cocientes tienen sentido físico.
¿Qué permanece constante? La presión y la cantidad de gas (moles) se mantienen constantes; únicamente cambian el volumen y la temperatura.
¿Puedo despejar T₂ en su lugar? Sí, algebraicamente \(T_2 = T_1 \times \frac{V_2}{V_1}\), pero esta herramienta calcula V₂. Convierte tus datos conocidos en consecuencia.
