Page 405 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

386 Capítulo 19 Propiedades térmicas de la materia

OK 73 K 173 K 273 K 373 K 473 K 573 K
Temperatura ----------»-
Figura 19.3 Variación del volumen como función de la temperatura. Cuando el volumen se extrapola a
cero, la temperatura de un gas es la del cero absoluto (0 K).

En esta ecuación se refiere al volumen de un gas a la temperatura absoluta T , y V, es
el volumen final de la misma muestra de gas cuando su temperatura absoluta es T .
La unidad del SI para el volumen es el metro cúbico (m3) y, desde luego, es la unidad preferi­
da. Sin embargo es muy común encontrar el litro (L) usado como unidad de volumen, en especial
cuando se trabaja con gas. El litro es el volumen contenido en un cubo que mide 10 cm por lado.
1 L = 1 000 cm3 = 1 X 10~6 m3
Usaremos el litro en algunos ejemplos porque es una unidad de uso muy común. Como siem­
pre, tenga cuidado cuando use cualquier unidad distinta a las unidades del SI en las fórmulas.

Ejemplo 19.2 Un cilindro sin fricción se llena con 2 L de un gas ideal a 23°C. Un extremo del cilindro
está fijo a un pistón movible y el gas puede expandirse a una presión constante hasta que
su volumen llega a 2.5 L. ¿Cuál es la nueva temperatura del gas?
Plan: La masa y la presión del gas permanecen constantes, así que el cambio en la tempe­
ratura debe ser proporcional al cambio en el volumen, y la ley de Charles se puede aplicar
para determinar la nueva temperatura. Recuerde usar las temperaturas absolutas.

Solución: La información conocida se organiza como sigue:
Dados: T{ = 23C + 273 = 296 K, V¡ = 2 L, V2 = 2.5 L; Encuentre: T2 = ?
Ahora, resolvemos la ley de Charles para T,:
Yi - Yi " , T -Y £ _ L
r, t2 y 2 Vi
(2.5 L)(296 K)
T2 = ------ j j ------- = 370 K

La temperatura final del gas es 370 K o 97°C.

Ley de Gay-Lussac

Las tres cantidades que determinan el estado de una masa dada de gas son su presión, vo­
lumen y temperatura. La ley de Boyle se ocupa de los cambios de presión y de volumen a
temperatura constante, y la ley de Charles se refiere al volumen y temperatura bajo presión
constante. La variación de presión como función de la temperatura se describe en una ley
atribuida a Gay-Lussac.