0:00 hola a todos bienvenidos al fin entendí hoy estudiaremos la ley de charles es súper fácil de entender pero primero recordemos un par de cosas rápido para este momento creo ya tenemos muy presente que las moléculas de un gas se encuentran muy separadas entre ellas además se están moviendo rapidísimo en todas las direcciones bueno tal vez también recordarás que la teoría cinético molecular nos dice que la energía cinética promedio de las moléculas de un gas es directamente proporcional a su temperatura en el mainz es decir entre mayor sea la temperatura de un gas mayor es su energía cinética o en otras palabras entre más se calienta el gas más rápido se mueven sus moléculas y por qué
0:45 tenemos que tener esto en mente porque la ley de charles nos habla de la relación que existe entre la temperatura y el volumen de un gas que no es muy difícil de imaginar si uno calienta un gas sus moléculas se mueven más rápido por lo tanto pueden ocupar un volumen mucho mayor como cuando sacas a tu perrito a pasear vas con él a un parking y trae mucha energía que los perritos siempre están llenos de energía por eso son geniales pues él va andar feliz corriendo a todos lados o sea va a ocupar un gran espacio entonces la ley de charles la podemos denunciar así a presión constante el volumen que ocupa una masa definida de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta vamos a entenderlo
1:33 un poco mejor con este sencillo experimento aquí tengo una masa definida de gas dentro de una botella cerrada con un globo porque la masa es definida porque el gas no puede escapar es decir que la cantidad de moles del gas va a permanecer constante durante todo el experimento ahora según la ley de charles si yo aumento la temperatura de este gas su volumen también tiene que aumentar bueno pues para eso vamos a introducir la botella en un baño de agua caliente y podemos ver que inmediatamente se infla el globo porque el gas se está calentando entonces sus moléculas se están moviendo más rápido y eso es lo que provoca que ocupen un volumen mayor y ahora vamos a hacer lo contrario vamos
2:18 a introducir la botella en un baño de agua fría luego luego se desinfla el logo porque ahora las moléculas tienen menos energía se mueven menos y entonces el volumen que ocupan es mucho menor y esto es en esencia la ley de charles la relación proporcional entre temperatura y volumen si yo aumento la temperatura el volumen también o si se disminuye la temperatura el volumen también disminuye y al igual que la ley de boyle se podía aplicar con una sencilla fórmula la ley de charles también en este caso comúnmente decimos que el volumen 1 entre la temperatura 1 es igual al volumen 2 entre la temperatura 2 el 1 y
3:03 el 2 nuevamente únicamente hacen referencia a las condiciones iniciales y finales del gas con los problemas que haremos quedará más claro cómo usarla sólo que antes de ver los problemas tengo que comentar algo para que esta ley aplique se necesitan tres cosas que la presión se mantenga constante que la cantidad de gas se mantenga constante y sobre todo que la temperatura esté en el vino en que el vino no infringe y no ven centígrados en que el vince lo repito bastante porque es el error más común que se comete en este tema pero si ya te lo grabaste ahora sí vamos a ver los problemas [Música]
3:51 problema 1 y un volumen de 36.4 litros de metano gaseoso se calienta de 25 grados a 88 grados centígrados cuál es el volumen final del gas es un problema bastante sencillo la verdad no hay mucho que analizar simplemente se está cambiando la temperatura del gas pero de igual manera lo primero que recomiendo es que leamos bien para identificar los datos que tenemos nos dice que tenemos una muestra de metano que ocupa 36.4 litros esto podemos tomarlo como el volumen 1 ya que es el punto inicial de la muestra y nos menciona que la temperatura se aumenta desde 25 grados centígrados esta sería la temperatura 1 hasta 88 grados centígrados lo que viene
4:39 siendo la temperatura 2 y con estos datos lo que tenemos que calcular es el volumen final es decir el volumen 2 que aunque no hayamos hecho ningún cálculo todavía mínimo podemos saber que este volumen 2 tiene que ser mayor que el 1 de acuerdo a lo que nos dice la ley de charles si en este problema estamos aumentando la temperatura pues lo esperado es que aumente también el volumen entonces vamos a confirmarlo con los cálculos para eso primero hay que asegurarnos de tener las unidades correctas como mencioné antes la temperatura tiene que estar en que el vince no hay de otra si te preguntas por qué es una explicación un poco larga que merecería otro vídeo probablemente lo hagamos luego pero por
5:27 ahora nos basta con saber que para cambiar de grados centígrados a kelvin podemos usar esta fórmula en cambio con el volumen podemos ser más flexibles podemos usar litros centímetros cúbicos galones lo que sea siempre y cuando el volumen 1 y el volumen 2 estén en las mismas unidades siempre deben coincidir para que se puedan eliminar regresando el problema tanto la temperatura 1 como la 2 están en grados centígrados entonces hay que transformar ambas simplemente tomamos el valor en centígrados y le sumamos 273 por lo tanto la temperatura 1 nos queda como 298 kelvin y la temperatura dos como 361
6:14 que el vince y el volumen 1 lo podemos dejar así en litros no hay ningún problema entonces con estos datos nuevos de temperatura ya podemos pasar a la ley de charles ésta nos dice que el volumen 1 / temperatura 1 es igual al volumen 2 / temperatura 2 como nosotros estamos buscando el volumen 2 pues tenemos que despejar lo entonces lo primero sería pasar la temperatura 2 al otro lado porque es la que nos está estorbando aquí y como vemos que está dividiendo al otro lado pasaría multiplicando y eso nos dejaría que el volumen 2 es igual a temperatura 2 por volumen 1 / temperatura 1 así de fácil y así de
7:01 sencillo ya sólo es cuestión de sustituir valores en la temperatura 2 es de 361 kelvin por el volumen 1 de 36.4 litros y esto entre 298 o sea entre la temperatura 1 por lo tanto el volumen 2 es igual a 44.1 litros con esto confirmamos que el volumen efectivamente aumentó al aumentar la temperatura ahora qué les parece si hacemos un problema un poco diferente problema 2 una muestra de hidrógeno ocupa un volumen de 9.1 litros a 198 grados centígrados asumiendo que la presión se mantiene constante de temperatura en
7:47 grados centígrados se necesita para reducir su volumen hasta 5.5 litros este problema también es sencillo todo en este canal es sencillo pero bueno primero identifiquemos nuestros datos nos dice que una muestra de gas tiene un volumen de 9.1 litros a 198 grados eso lo podemos considerar nuestras condiciones iniciales volumen 1 y temperatura 1 lo que necesitamos saber es hasta qué temperatura debemos llegar para que el volumen se reduzca a 5.5 litros entonces estamos buscando la temperatura 2 aunque por lo menos hasta ahora ya sabemos que tiene que ser una temperatura menor porque el volumen 2 es más pequeño
8:33 pero bueno empecemos lo primero cambiemos la temperatura 1 a las unidades correctas o sea aquel vince para eso de nuevo a los grados centígrados les tenemos que sumar 273 y nos quedaría como 471 kelvin ahora vamos con la ley de charles la fórmula que hasta ahora les mostré nos dice que volumen 1 / temperatura 1 es igual a volumen 2 / temperatura 2 como aquí lo que estamos buscando es la temperatura 2 tendríamos que despejar la desde aquí pero en mi experiencia a muchos alumnos se les complica despejar la variable que está en el denominador o sea en la parte de abajo entonces un truco matemático que podemos hacer con la ley de charles es invertir la o sea que nos quede
9:20 temperatura 1 / volumen 1 es igual a temperatura 2 / volumen 2 y esto es exactamente lo mismo matemáticamente hablando de hecho a veces encontramos las dos versiones como la ley de charles y es totalmente válido y tal vez con esto ahora se te haga más sencillo ver cómo podemos despejar la temperatura 2 que podemos notar que solo nos estorba el volumen 2 y cómo está dividiendo pues pasaría multiplicando al otro lado entonces la temperatura 2 es igual a temperatura 1 por volumen 2 / el volumen 1 y con esto ya sólo nos quedaría sustituir los datos por lo tanto la temperatura es igual a 471 kelvin por
10:09 5.9 litros entre 9.1 litros y esto nos resulta en 285 kelvin es perfecto ya encontramos la temperatura 2 pero el problema nos pedía esta temperatura en grados centígrados entonces ya que usamos la ley de charles ya que pasó la parte obligatoria de kelvin ahora si sencillamente podemos transformar a grados centígrados y para eso sería lo contrario que los casos pasados a los grados kelvin le restamos 273 y eso nos queda en grados centígrados por lo tanto 285 que lynch menos 273 nos queda en 12 grados centígrados este sería el
10:55 resultado final con esto en casi 11 minutos ya pudimos confirmar matemáticamente y experimentalmente la ley de chávez muchas gracias nos vemos en el siguiente vídeo [Música]
