Ley de Charles: Relación entre el volumen y la temperatura.

Seguimos con la unidad didáctica "Los sistemas materiales" y hoy nos toca enfrentarnos a la famosa Ley de Charles, quien en 1787 estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante, observando que cuando se aumentaba la temperatura, el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar, el volumen disminuía. 

Ley de Boyle-Mariotte: Relación entre presión y volumen.

Ante todo lo primero daros las gracias. Ya sois más de 2700 los que os habéis dado un paseo por Física y Química de un vistazo y ¡es de agradecer!

Vamos hoy a dar un pasito más con la presión y el volumen. Seguro que en más de una ocasión jugando con una jeringuilla habéis probado a apretar el émbolo habiendo tapado previamente su punta con el dedo.  ¿Sabes qué ocurre? 

Pues muy sencillo, ya que al apretar, el volumen de aire disminuye y, cuanta más presión se haga, más se reducirá el volumen. Por el contrario, al dejar de apretar, el volumen aumentará hasta llegar a su valor inicial. 

Para encontrar la ley que va a relacionar la presión y el volumen nos topamos con Robert Boyle y Edme Mariotte; ambos en el siglo XVII y por separado, llevaron a cabo una serie de experimentos y obtuvieron datos de la presión y el volumen de un gas semejantes a los que se indican. 

La ley de Boyle-Mariotte nos dice que a temperatura constante, el volumen ocupado por una determinada masa de gas es inversamente proporcional a la presión. Es decir el producto de la presión y el volumen es constante. 

En la siguiente imagen puede verse claramente ya que para esta experiencia, la constante es 10 atmL. La gráfica obtenida tiene la forma de una hipérbola equilátera, lo que indica que ambas magnitudes son inversamente proporcionales ya que si la presión se duplica, el volumen se reduce a la mitad y viceversa. 

OJO: No metas la pata, ya que en las leyes de los gases, hay que utilizar la escala absoluta de temperaturas (T), que se mide en Kelvin. 

Cambios en el estado de la materia.

Siempre que un cuerpo que por acción de calor o frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. 

Por ejemplo, para el caso del agua, cuando hace mucho calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora. Para todo el resto de sustancias también pueden cambiar de estado si se modifican las condiciones en las que están en ese momento. 

Pero no sólo influye la temperatura, también lo hace la presión. 

Al calentar un sólido (por ejemplo unos cubitos de hielo), llega un momento en que se transformará en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe de alcanzar una sustancia sólida para fundirse. 

Cada sustancia posee su punto de fusión característico (el punto de fusión del agua pura es de 0ºC a la presión atmosférica normal). 

Todos hemos calentado alguna vez un líquido. ¿Qué ocurre? Pues que se transforma en gas, este proceso recibe el nombre de vaporización. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100ºC a la presión atmosférica normal. 

Para ver esto de una forma más entretenida os traigo una simulación, si presionas el botón de encendido podrás verlo de una forma mucho más clara. Para llegar a ello tienes que pinchar en la columna de la izquierda en "Estados" y luego en "Cambios". (Ver en la foto siguiente)

Simulación cambio de estado

¿Qué diferencias más significativas observas en los tres estados de la materia? 

¿Te atreves a completar las principales características que observas?