Lei de Charles (V1/T1=V2/T2)

Lei de Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂

Com a pressão mantida constante, o volume de uma quantidade fixa de gás ideal acompanha diretamente a temperatura absoluta: V/T = constante. Jacques Charles descobriu isso por volta de 1787. Há um detalhe: a temperatura precisa estar em kelvin. Coloque °C e você obtém volumes errados, às vezes negativos. Aqueça 10 L que estão a 273 K (0 °C) até 546 K (273 °C) e o resultado é V₂ = 10·(546/273) = 20 L. É também o que faz os balões de ar quente subirem. Aquecer o ar interno o expande, parte dele escapa pela boca aberta, a densidade média do balão cai abaixo do ar frio ao redor e a flutuação faz o resto.

Aplicações

Pense em balões Montgolfier e balonismo esportivo, dirigíveis e zepelins, termômetros a gás e ciclos de refrigeração. Aparece também nas estimativas de volume pulmonar com correção à temperatura corporal (BTPS em espirometria) e em trabalho forense que avalia como a pressão dos pneus muda entre frio e calor.

Perguntas frequentes

Por que kelvin e não Celsius? Porque V ∝ T desmorona na escala Celsius. O volume não chega a zero a 0 °C. Na extrapolação do gás ideal ele atinge zero a −273,15 °C, que é 0 K. Por isso, converta antes: T(K) = T(°C) + 273,15.

E se a pressão também variar? Recorra à lei geral dos gases, P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂. A lei de Charles é só o que acontece quando a pressão se mantém (P₁ = P₂).

Por que um balão murcha no frio? A lei de Charles diz que, a P fixa, um T menor traz um V menor. Leve um balão de 25 °C (298 K) para −10 °C (263 K) e ele encolhe para cerca de 88% de onde começou.