Última atualização: 2026-07-01

Entendendo a lei de Charles

A lei de Charles descreve como uma quantidade fixa de gás se expande ao ser aquecida e se contrai ao ser resfriada, desde que a pressão permaneça constante. É uma das leis simples dos gases que, juntas, levam à lei dos gases ideais, e capta um efeito conhecido: o ar quente ocupa mais espaço do que o mesmo ar frio.

A fórmula da lei de Charles

A pressão constante, o volume de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Reorganizando a relação, pode-se resolver para qualquer uma das quatro grandezas:

Sempre usar a temperatura absoluta

A lei é uma proporção direta, portanto só é válida em uma escala de temperatura que começa em um zero verdadeiro. As escalas Celsius e Fahrenheit colocam o zero em pontos arbitrários, de modo que suas razões não têm sentido físico: aquecer um gás de 10 °C para 20 °C não dobra seu volume, embora o número em Celsius dobre.

A escala Kelvin começa no zero absoluto (−273,15 °C), então dobrar os kelvin corresponde a um verdadeiro dobro do volume. Converta cada temperatura para kelvin antes de aplicar a lei: $T(\text{K}) = T(^{\circ}\text{C}) + 273{,}15$. Esta calculadora aceita graus Celsius ou Fahrenheit e faz a conversão para kelvin antes de calcular a razão.

Exemplo resolvido

Um balão contém 2,0 L de ar a 27 °C. Ele é levado para fora em um dia frio e resfria até −23 °C. Qual é o seu novo volume à mesma pressão?

Primeiro convertemos ambas as temperaturas para kelvin: 27 °C = 300,15 K e −23 °C = 250,15 K. Em seguida aplicamos a lei:

O balão encolhe para cerca de 1,67 L. A razão 250,15/300,15 vale aproximadamente 0,83, então o volume cai cerca de 17 %, a mesma fração da queda da temperatura absoluta.

Onde a lei de Charles aparece

• Um balão deixado num carro frio parece murcho e volta a encher ao se aquecer no ambiente interno.
• Pães e bolos crescem em parte porque o gás retido se expande com o calor do forno.
• Um balão de ar quente sobe porque aquecer o ar interno o expande e reduz sua densidade em relação ao ar ao redor.

Todos ocorrem a pressão quase constante, e por isso a lei de Charles é a descrição adequada.

A lei de Charles e as outras leis dos gases

A lei de Charles é o caso particular a pressão constante da lei geral dos gases, $P_1 V_1 / T_1 = P_2 V_2 / T_2$. Com $P_1 = P_2$, os termos de pressão se cancelam e resta $V_1/T_1 = V_2/T_2$. A lei de Boyle é o caso de temperatura constante e a de Gay-Lussac, o caso de volume constante. Para problemas em que a pressão também muda, use a Calculadora da Lei Combinada dos Gases; para grandezas absolutas como o número de mols, a Calculadora da Lei dos Gases Ideais.