Llei de Charles
La llei de Charles, també coneguda com la llei dels volums, és una llei experimental dels gasos que descriu cóm els gasos tendixen a expandir-se quan es calfen. Un enunciat modern de la llei de Charles establix que:
Quan la pressió sobre una mostra de gas sec es manté constant, la temperatura absoluta (en Kelvin) i el volum són directament proporcionals.[1]
Esta relació de proporció directa es pot expressar matemàticament com:
lo que implica:
a on:
- V és el volum del gas,
- T és la temperatura del gas (mida en kelvins), i
- k és una constant que depén de la cantitat de gas i de la pressió.
Esta llei descriu cóm un gas s'expandix en aumentar la temperatura; pel contrari, una disminució de la temperatura conduïx a una disminució del volum. Per a comparar la mateixa substància baix dos conjunts diferents de condicions, la llei es pot escriure com:
L'equació mostra que, a mida que aumenta la temperatura absoluta, el volum del gas també aumenta en la mateixa proporció. També es pot escriure com:
, a on és el coeficient d'expansió volumètrica a pressió constant.
Esta llei és una aproximació vàlida per a gasos ideals a baixes pressions i altes temperatures. S'observa que, quan la pressió tendix a zero, tendix a un valor universal, independent del gas, aproximadament igual a 0,003 661 = 1/273,15, quan les temperatures s'expressen en graus Celsius.[2][3]
Història
[editar | editar còdic]La llei du el nom del físic, químic i inventor francés Jacques Charles, qui va formular la llei original en el seu treball inèdit de la década de 1780. Va ser publicada per primera volta pel filòsof natural francés Louis Joseph Gai-Lussac en 1802, qui va reconéixer explícitament el descobriment previ de Charles.[4] Per esta raó, ocasionalment se li denomina llei de Charles i Gay-Lussac. No obstant, el nom de llei de Gay-Lussac es reserva més comunament per a la fòrmula que relaciona la pressió i la temperatura d'un gas ideal a volum constant.[2][3]
Desenroll
[editar | editar còdic]En dos d'una série de quatre ensajos presentats entre el 2 i el 30 d'octubre de 1801,[5] John Dalton va demostrar per mig d'experiments que tots els gasos i vapors que va estudiar s'expandien en la mateixa cantitat entre dos punts fixos de temperatura. Gai-Lussac va confirmar el descobriment en una presentació davant l'Institut Nacional Francés el 31 de giner de 1802,[4] encara que va atribuir el descobriment al treball inèdit de la década de 1780 de Jacques Charles. Els principis bàsics ya havien segut descrits per Guillaume Amontons[6] i Francis Hauksbee[7] un sigle abans.
Dalton va ser el primer en demostrar que la llei s'aplicava generalment a tots els gasos i als vapors de líquits volàtils si la temperatura estava molt per damunt del punt d'ebullició. Gay-Lussac va estar d'acort.[8]
Relació en el zero absolut
[editar | editar còdic]La llei de Charles implica que el volum d'un gas es reduiria a zero absolut a una temperatura de −266,66 °C segons els càlculs de Gay-Lussac, o el valor més precís de −273,15 °C. El propi Gay-Lussac va advertir que la llei no era aplicable a baixes temperatures:
...pero puc mencionar que esta última conclusió no pot ser verdadera llevat mentres els vapors comprimits permaneixquen enterament en l'estat elàstic; i açò requerix que la seua temperatura siga suficientment elevada per a permetre'ls resistir la pressió que tendix a fer-los assumir l'estat líquit.[4]
La primera menció d'una temperatura a la que el volum d'un gas podria descendir a zero va ser realisada per William Thomson (més tarde Lord Kelvin) en 1848:[9]
Açò és lo que podríem anticipar quan reflexionem que la fredor infinita deu correspondre a un número finito de graus del termómetro d'aire baix zero; ya que si duem lo suficientment llunt l'estricte principi de graduació, expost anteriorment, deuríem aplegar a un punt corresponent al volum d'aire reduït al no res, que estaria marcat com −273° de l'escala (−100/.366, si .366 és el coeficient d'expansió).
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas»..
- ↑ 2,0 2,1 Warzée, Nathalie; Laurent, Pascal. Exercices et méthodes de chimie générale, 2i édition edició, p. 189. OCLC 1134442935. ISBN 978-2-10-080272-2.
- ↑ 3,0 3,1 Lagière, Michel (1996). Physique industrielle dones fluides : notions fondamentales et applications numériques, Technip, p. 122. OCLC 300446873. ISBN 2-7108-0701-7.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».. Traducció a l'anglés (extracte).
En la pàgina 157, Gay-Lussac menciona les troballes inèdites de Charles: "Avant d'aller plus loin, je dois prévenir que quoique j'eusse reconnu un grand nom de fois que els gaz oxigène, assot, hydrogène et acide carbonique, et l'air atmosphérique es dilatent également depuis 0° jusqu'a 80°, li cit. Charles avait vaig remarcar depuis 15 ans la même propriété dans ces gaz ; mais n'avant jamais publié ses résultats, c'est parell li plus grand hasard que je els ai connus." - ↑ J. Dalton (1802), "Essay II. On the force of steam or vapour from water and various other liquids, both in vacuum and in air" and Essay IV. "On the expansion of elastic fluids by heat," Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester, vol. 8, pt. 2, pp. 550–74, 595–602.
- ↑ Vore: Amontons, G. (presentat en 1699, publicat en 1732) "Moyens de substituer commodément l'action du feu à la force dones hommes et dones chevaux pour mouvoir els machines", Mémoires de l’Académie dones sciences de Paris, 112–26; especialment pp. 113–17. Amontons, G. (presentat en 1702, publicat en 1743) "Discours sur quelques propriétés de l'Air, & li moyen d'en connoître la température dans tous els climats de la Terre", Mémoires de l’Académie dones sciences de Paris, 155–74.
- ↑ Francis Hauksbee (1708) "An account of an experiment touching the different densities of air, from the greatest natural heat to the greatest natural cold in this climate," Philosophical Transactions of the Royal Society of London 26(315): 93–96.
- ↑ Gay-Lussac (1802), de p. 166 i p. 174.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas»..
Bibliografia adicional
[editar | editar còdic]- Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas»..
- Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas»..
- BBC Bitesize.Consultat el 2026-03-24.
- Khan Academy. «What is the ideal gas law?» (en en). Consultat el 2026-03-24.
- Llei de Charles en el lloc de la biblioteca virtual Allô Prof.
- Olivier Perrot. «Cours de thermodynamique» (en fr) (pdf). Consultat el 30 avril 2021.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ley de Charles» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.