Ley de Charles

En 1787, Jacques Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y, observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el gas, el volumen disminuía.

¿Por qué ocurre esto?

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que a presión constante, el cociente entre el volumen y la temperatura de una cantidad fija de gas, es igual a una constante.

Matemáticamente podemos expresarlo así:

Estudiemos el siguiente proceso a presión constante (isobárico):

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V₁ que se encuentra a una temperatura T₁ sometido a una presión P₁ (representada por la pesa) al comienzo del experimento. Si a presión constante, aumentamos la temperatura del gas hasta un nuevo valor T₂, entonces el volumen se incrementará hasta V₂, como se muestra en la siguiente figura.

Se cumplirá: 

que es otra manera de expresar la ley de Charles.