La legge di Charles

La legge di Charles

La legge di Charles indica che c’è una relazione tra la temperatura e il volume di un gas quando la pressione non cambia. In questo caso, se si aumenta o diminuisce la temperatura anche il volume aumenta o diminuisce in modo direttamente proporzionale. Questa è una delle leggi dei gas che mettono in relazione tra loro le varie grandezze fisiche che li compongono.

E’ possibile generalizzare questa legge su tutti i gas perché questi, anche se diversi, tendono a manifestare comportamenti simili quando si trovano in condizioni di bassa pressione e di alta temperatura, condizioni che rendono impossibile la condensazione, cioè il passaggio di stato dallo stato aeriforme a quello liquido.

Lo stato fisico di un gas dipende dal suo volume (V), dalla pressione influenzata dalla frequenza con cui le particelle urtano la superficie che li contiene (p) e dalla temperatura (T).

Quando la pressione di un gas viene mantenuto costante, cioè la frequenza con cui le sue particelle urtano contro le superfici del recipiente che li contiene non cambia, la temperatura aumenta la loro velocità; di conseguenza, tenderanno ad aumentare il loro volume. Una trasformazione fisica in cui la pressione viene mantenuta costante viene definita trasformazione isobara.

Secondo la legge di Charles, durante una trasformazione isobara al variare delle temperatura il volume varia in maniera direttamente proporzionale. Perciò, raddoppiando, triplicando o dimezzando la pressione anche il volume raddoppierà, triplicherà o dimezzerà.

dimostrazione legge di charles-volta-lussac

Questo significa che anche il rapporto tra il volume e la temperatura rimarrà costante. In simboli, la formula è la seguente:

Legge di Charles, formula

Possiamo ricavare anche le formule inverse della legge di Charles. Conoscendo il rapporto tra il volume e la temperatura iniziale di una certa quantità di gas, possiamo ricavare il volume o la temperatura finale conoscendo l’altra grandezza.

Il volume si ricava moltiplicando la temperatura per la costante mentre la temperatura è uguale al rapporto tra il volume e la costante. Le formule inverse sono:

Legge di Charles, formule inverse

La legge di Charles viene chiamata anche legge di Volta e Gay-Lussac, perché tutti e tre hanno fatto queste ricerche nello stesso periodo di tempo.