¿Quieres conocer una forma innovadora y sorprendente de abrir una lata desde dentro? Solo tienes que frotar la parte superior con la base de un lápiz durante unos segundos... ¡y se abre desde dentro! Para este experimento solamente necesitaremos una lata de refresco y un lápiz.
La explicación nos la da la Ley de Charles. Esta ley establece la relación que existe entre la temperatura de los gases y el volumen que ocupan. Cuando realices el experimento y tras tallar unos segundos la parte superior de la lata de refresco se producirá el efecto de la Ley de Charles. La explicación es la siguiente:
Al someter el gas que contiene el recipiente a un aumento de temperatura, originado por el lápiz en la parte superior, el gas aumenta su presión y produce una pequeña explosión en la apertura de la lata, por donde sale.
La ley de Charles establece que los gases se expanden cuando se calientan. La ley toma su nombre del científico e inventor francés Jacques Charles, quien la formuló en la década de 1780. Esta ley también es popularmente conocida como la ley de volúmenes.
¡Ve el vídeo del experimento para saber cómo sucede este fenómeno, y realízalo por tu cuenta!
Materiales
- Lata de refresco
- Lápiz
¿Cómo realizar el experimento?
- Coloca la lata de refresco sobre una superficie plana.
- Con la ayuda de un lápiz talla la parte superior de la lata y haz movimientos de un lado a otro sin parar.
- Realiza este movimiento con el lápiz durante unos segundos.
- ¿Qué ha pasado? ¡La lata se ha abierto sola!
Descubre la Ley de Charles
Ley de Charles afirma que el volumen ocupado por una cantidad fija de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta si la presión permanece constante.
El principio físico conocido de la ley de Charles establece que el volumen de un gas es igual a un valor constante multiplicado por su temperatura medida en la escala Kelvin (cero Kelvin corresponde a -273.15 grados Celsius). El nombre de la ley honra a Jacques Charles, quien en 1787 hizo experimentos sobre cómo el volumen de gases dependía de la temperatura. La ironía es que Charles nunca publicó la obra por la que se le recuerda, ni fue el primero ni el último en hacer este descubrimiento. De hecho, Guillaume Amontons había realizado el mismo tipo de experimentos 100 años antes, y fue Joseph Gay-Lussac en 1808 quien hizo mediciones definitivas y publicó resultados que mostraban que cada gas que probó obedecía a esta generalización.
Aplicaciones de la Ley de Charles: los globos aerostáticos
Esta es la aplicación más común de la Ley de Charles. La imagen mental de uno de estos globos empujados por el viento es lo que inspiró al propio Charles a reflexionar sobre el mecanismo subyacente.
Desde el siglo III a.C., sabemos que un objeto flota en un fluido cuando pesa menos que el fluido que desplaza. O simplemente, un objeto flota cuando es menos denso que el fluido en el que intenta flotar. La ley de Charles proporciona una explicación de cómo funcionan los globos aerostáticos. Según la ley de Charles, si un globo se llena con un gas calentado, su volumen debe expandirse. A un volumen elevado, el globo ocupa un volumen mayor con el mismo peso que el aire circundante; su densidad ahora es menor que la del aire frío y, en consecuencia, el globo comienza a elevarse.
La Ley de Charles y el cero absoluto
La ley de Charles parece implicar que el volumen de un gas descenderá hasta cero a ciertas temperaturas (cero absoluto), sin embargo, Gay-Lussac dejó en claro que la ley no era aplicable a bajas temperaturas.
Además, especificó que esto solo podría ser cierto si el gas continuaba comportándose como un gas ideal, lo cual no era así. Al igual que otras leyes de los gases ideales, la ley de Charles funciona mejor cuando se aplica a los gases en condiciones normales.
Importancia de la Ley de Charles
La ley de Charles es de suma importancia para la cuantificación de reacciones en fase gaseosa y para el transporte y almacenamiento de gases.
