Qué sucede en esta situación
Primero identifica qué variable permanece constante y convierte las escalas absolutas. La fórmula relaciona estados de equilibrio; no describe por sí sola cada instante de la trayectoria.
Qué explica y qué no explica
Idea física: La relación conecta volumen y temperatura de dos estados bajo una restricción explícita.
Condición: Presión y cantidad de gas permanezcan constantes.
Límite: El gas real puede desviarse a alta presión o cerca de condensación y la cantidad debe permanecer fija.
Conexiones de la familia
Para distinguir mecanismos y elegir el modelo adecuado, continúa con Gases ideales y reales y compáralo con Ley de Gay-Lussac.
Fórmula principal
Relación entre dos estados de una cantidad fija de gas ideal cuando presión y cantidad de gas permanezcan constantes.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Presión | P | pascal | Pa | Siempre absoluta. |
| Volumen | V | metro cúbico | m³ | Puede usarse otra unidad si es coherente en ambos estados. |
| Temperatura | T | kelvin | K | Escala absoluta. |
| Cantidad de gas | n | mol | mol | Debe permanecer constante. |
Fórmulas derivadas
Despeje de la incógnita
Aísla la variable buscadaProcedencia: Parte de V₁/T₁ = V₂/T₂ y conserva factores de ambos estados.
Cuándo usarla: Después de convertir unidades.
Caso del gas ideal
pV=nRTProcedencia: La ley es un caso o una comparación de la ecuación de estado.
Cuándo usarla: Gas suficientemente ideal.
Cómo resolver problemas de ley de charles
Representa la situación
Distingue el sistema, el entorno, los estados inicial y final y la magnitud buscada.
Comprueba las condiciones
Verifica que presión y cantidad de gas permanezcan constantes.
Unifica unidades
usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.
Sustituye con signos
Usa la relación V₁/T₁ = V₂/T₂ y conserva la convención declarada.
Interpreta el resultado
Comprueba unidad, orden de magnitud, dirección y límite del modelo.
10 ejemplos explicados de ley de charles
Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.
Globo templado
V₂=2,20 L.
Problema: Un globo de 2,0 L a 300 K se calienta a 330 K a presión constante.
- Datos: V₁=2,0 L; T₁=300 K; T₂=330 K.
- Principio: V₁/T₁=V₂/T₂.
- Sustitución: V₂=2,0×330/300.
- Cálculo o razonamiento: =2,20.
- Resultado: V₂=2,20 L.
- Interpretación: El volumen aumenta 10 % porque la temperatura absoluta aumenta 10 %.
Enfriamiento
V₂≈1,31 L.
Problema: 1,5 L a 320 K se enfrían a 280 K.
- Datos: V₁=1,5; T₁=320; T₂=280.
- Principio: V₂=V₁T₂/T₁.
- Sustitución: V₂=1,5×280/320.
- Cálculo o razonamiento: 420/320=1,3125.
- Resultado: V₂≈1,31 L.
- Interpretación: El recipiente debe permitir variar el volumen manteniendo presión.
De Celsius a kelvin
V₂≈3,30 L.
Problema: Un gas ocupa 3 L a 27 °C y se calienta a 57 °C.
- Datos: T₁=300,15 K; T₂=330,15 K; V₁=3 L.
- Principio: La ley usa temperatura absoluta.
- Sustitución: V₂=3×330,15/300,15.
- Cálculo o razonamiento: ≈3,30.
- Resultado: V₂≈3,30 L.
- Interpretación: Usar 27 y 57 directamente produciría una relación incorrecta.
Temperatura final
T₂=375 K.
Problema: 2 L a 250 K se expanden a 3 L.
- Datos: V₁=2; T₁=250; V₂=3.
- Principio: T₂=T₁V₂/V₁.
- Sustitución: T₂=250×3/2.
- Cálculo o razonamiento: =375.
- Resultado: T₂=375 K.
- Interpretación: La temperatura absoluta debe aumentar en la misma proporción que el volumen.
Volumen inicial
V₁=3 L.
Problema: Un gas llega a 4 L a 400 K; antes estaba a 300 K.
- Datos: V₂=4 L; T₂=400 K; T₁=300 K.
- Principio: V₁=V₂T₁/T₂.
- Sustitución: V₁=4×300/400.
- Cálculo o razonamiento: =3.
- Resultado: V₁=3 L.
- Interpretación: El cociente V/T permanece constante.
Congelador
V₂≈1,04 L.
Problema: Una bolsa flexible ocupa 1,2 L a 293 K y se enfría a 253 K.
- Datos: V₁=1,2; T₁=293; T₂=253.
- Principio: V₂=V₁T₂/T₁.
- Sustitución: V₂=1,2×253/293.
- Cálculo o razonamiento: 303,6/293≈1,04.
- Resultado: V₂≈1,04 L.
- Interpretación: La presión debe igualarse con el exterior para usar el modelo.
Duplicar volumen
T₂=2T₁.
Problema: ¿Qué debe ocurrir con T absoluta para duplicar V a presión constante?
- Datos: V₂=2V₁.
- Principio: V/T=constante.
- Sustitución: T₂/T₁=V₂/V₁.
- Cálculo o razonamiento: =2.
- Resultado: T₂=2T₁.
- Interpretación: Duplicar grados Celsius no equivale a duplicar temperatura absoluta.
Comprobar datos
Datos compatibles con Charles.
Problema: V pasa de 500 a 600 mL y T de 250 a 300 K.
- Datos: V₁/T₁=500/250; V₂/T₂=600/300.
- Principio: Los cocientes deben coincidir.
- Sustitución: 2 y 2 mL/K.
- Cálculo o razonamiento: Son iguales.
- Resultado: Datos compatibles con Charles.
- Interpretación: También deben mantenerse masa y presión.
Presión no constante
No; conviene Gay-Lussac.
Problema: Un globo rígido se calienta sin cambiar volumen. ¿Es Charles la ley adecuada?
- Datos: V constante.
- Principio: Charles exige presión constante y volumen variable.
- Sustitución: La condición no se cumple.
- Cálculo o razonamiento: Corresponde relacionar P y T.
- Resultado: No; conviene Gay-Lussac.
- Interpretación: Elegir la ley depende de qué variable permanece constante.
Límite físico
No debe extrapolarse literalmente.
Problema: Extrapolar V/T lineal hasta 0 K, ¿describe un gas real allí?
- Datos: Temperaturas extremas.
- Principio: La ley es un modelo ideal y el gas real cambia de fase antes.
- Sustitución: Se reconoce el límite.
- Cálculo o razonamiento: Razonamiento físico.
- Resultado: No debe extrapolarse literalmente.
- Interpretación: El cero absoluto surge de la escala, no de mantener un gas clásico sin condensación.
Ahora te toca a ti
Ejercicio 1
1 L a 200 K llega a 300 K. Halla V₂.
Comprobar respuesta
Respuesta: 1,5 L
V₂=V₁T₂/T₁.
Ejercicio 2
2,4 L a 360 K se enfrían a 300 K.
Comprobar respuesta
Respuesta: 2,0 L
La presión permanece constante.
Ejercicio 3
25 °C en kelvin.
Comprobar respuesta
Respuesta: 298,15 K
Suma 273,15.
Ejercicio 4
¿Qué dispositivo permite aplicar Charles?
Comprobar respuesta
Respuesta: Un recipiente flexible o pistón a presión constante
El volumen debe poder cambiar.
Ejercicio 5
Si T absoluta baja 20 %, ¿qué pasa con V?
Comprobar respuesta
Respuesta: Baja 20 %
V∝T en las condiciones de la ley.
Errores frecuentes
Error: Aplicar la fórmula sin comprobar que presión y cantidad de gas permanezcan constantes.
Corrección: Declara primero las condiciones del proceso.
Si cambia una variable que el modelo supone fija, la relación deja de describir el caso.
Error: Usar °C en razones, presión manométrica o cambiar unidades entre estados.
Corrección: usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.
Las unidades forman parte de la magnitud y permiten detectar sustituciones incoherentes.
Error: Elegir la ley por el nombre del problema sin identificar la variable constante.
Corrección: La relación conecta volumen y temperatura de dos estados bajo una restricción explícita.
La corrección conecta el cálculo con el fenómeno físico observable.
Error: Ocultar o cambiar el signo del resultado.
Corrección: Presiones, volúmenes y temperaturas absolutas son positivos; los cambios se interpretan comparando estados.
Debe declararse una convención y conservarla durante todo el procedimiento.
Error: Extender el modelo fuera de su intervalo útil.
Corrección: Indica el límite: el gas real puede desviarse a alta presión o cerca de condensación y la cantidad debe permanecer fija.
Una fórmula puede ser exacta dentro de un modelo y aun así requerir cautela en un sistema real.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
¿Cuál es la relación principal de Ley de Charles?
Pregunta 2 de 10
¿Qué condición debe comprobarse antes de aplicarla?
Pregunta 3 de 10
¿Qué unidad o referencia es esencial en este tema?
Pregunta 4 de 10
¿Cuál es la idea física correcta?
Pregunta 5 de 10
¿Qué error debe evitarse?
Pregunta 6 de 10
¿Cómo debe tratarse el signo?
Pregunta 7 de 10
¿Con qué tema conviene compararlo?
Pregunta 8 de 10
¿Qué limita el modelo?
Pregunta 9 de 10
¿Qué paso debe hacerse antes de sustituir números?
Pregunta 10 de 10
¿Cómo se cierra un resultado físico?
Resultado del test
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Revisa tus errores
Preguntas frecuentes
La relación conecta volumen y temperatura de dos estados bajo una restricción explícita.
Cuando presión y cantidad de gas permanezcan constantes.
usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.
Charles mantiene presión constante; Gay-Lussac mantiene volumen constante.
El gas real puede desviarse a alta presión o cerca de condensación y la cantidad debe permanecer fija.
Fuentes y revisión editorial
Cómo citar este artículo
Editorial Ejemplode. (2026, 5 de August). Ley de Charles: fórmula y ejemplos explicados. https://www.ejemplode.com/fisica/ley-de-charles/
Fuentes consultadas
- OpenStax University Physics Volume 2, 2.1: Molecular Model of an Ideal GasModelo ideal, ecuación de estado y desviaciones reales.
- OpenStax University Physics Volume 2, 2.2: Pressure, Temperature, and RMS SpeedTeoría cinética, presión, temperatura y rapidez cuadrática media.
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.1: Temperature and Thermal EquilibriumTemperatura, equilibrio térmico y ley cero.
- OpenStax University Physics Volume 2, 3.4: Thermodynamic ProcessesProcesos isobárico, isocórico, isotérmico y adiabático.
- DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid FlowReferencia oficial complementaria de termodinámica y transferencia de calor.
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Editorial Ejemplode
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