Exemplo da Lei de Carlos

A lei do gás de Charles ou lei da pressão constante, é outra das leis do gás, enunciada por Gay-Lussac, que divulgou a obra de Jacques Charles, publicada por volta de 20 anos antes.

A lei de Charles prevê o comportamento de uma massa de gás quando a pressão permanece constante e a temperatura e o volume variam.

A lei de Charles é declarada da seguinte forma:

Em pressão constante, o volume de um gás é diretamente proporcional à mudança em sua temperatura.

Pressão constante: refere-se ao fato de que a pressão que o gás exerce nas paredes do recipiente não irá variar ao longo da experiência.

Volume: é o espaço ocupado que o gás ocupa, em geral é considerado um recipiente com paredes que não se deformam e cuja tampa funciona como um êmbolo.

Temperatura: É o aumento ou perda de calor que o gás sofre durante a experimentação. Se a temperatura aumentar, o volume aumenta. Se a temperatura diminuir, o volume também diminui.

Algebricamente, a Lei de Charles é expressa com a seguinte fórmula:

Onde:

V = volume de gás

T = temperatura do gás

k = constante de proporcionalidade para essa massa de gás.

Isso significa que para uma dada massa de gás, a pressão constante, a relação entre o volume e o variações de temperatura, terão sempre a mesma relação de proporcionalidade, representada pela constante k:

Assim, uma vez que a constante é determinada, podemos calcular qualquer um dos outros valores a partir dos outros dados conhecidos:

3 Exemplos da Lei de Charles aplicada a problemas:

Exemplo 1: Calcule o novo volume, se em um recipiente existe uma massa de gás que ocupa um volume de 1,3 litros, a uma temperatura de 280 K. Calcule o volume ao atingir a temperatura de 303 K.

V₁ = 1,3 l.
T₁ = 280 K
V₂ = ?
T₂ = 303 K

Substituindo valores:

O novo volume de 303 K é 1,41 litros.

Exemplo 2. Se tivermos um gás que ocupa 2,4 litros a 10 graus Celsius, calcule a temperatura final, se no final ele ocupa 2,15 litros.

V₁ = 2,4 l
T₁ = 10 ° C = 283 K
V₂ = 2,15 l
T₂ = ?

Substituindo valores:

A nova temperatura é 253 K, que é igual a -20 ° C.

Exemplo 3. Temos um gás cuja temperatura inicial é 328 K, seu volume final é 3,75 l e sua constante de razão é 0,00885.

V₁ = ?
T₁ = 328 K
V₂ = 3,75 l
T₂ = ?
k = 0,00885

Substituindo valores:

Para saber o volume inicial:

O volume inicial é de 2,90 l.

Para saber a temperatura final:

A temperatura final será de 423 K, o que equivale a 150 ° C.