Ποιος είναι ο νόμος του Charles;

Ο νόμος του Charles περιγράφει τη σχέση μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας ενός αερίου.Ο νόμος πιστώθηκε στον Γάλλο επιστήμονα Jacques Charles από τον χημικό Joseph Louis Gay-Lussac, επίσης της Γαλλίας.Με απλά λόγια, εάν η πίεση παραμένει σταθερή, ο όγκος ενός αερίου διαιρούμενο με τη θερμοκρασία του είναι ίση με μια σταθερά.Μπορεί να συναχθεί από την ιδανική εξίσωση αερίου, PV ' NRT, όπου p είναι η πίεση, V είναι ο όγκος, n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων αερίου, r είναι η ιδανική σταθερά αερίου και t είναι η θερμοκρασία kelvin.Επαναφορά της εξίσωσης, V/T ' (NR/P).Δεδομένου ότι το p είναι σταθερό, v/t ' (σταθερή).

Δεδομένου ότι η αναλογία ισούται με μια σταθερά, v/t ' k, μια νέα θερμοκρασία και όγκος για το ίδιο αέριο μπορεί να γραφτεί v ₁ /t ₁ ' k, που οδηγεί σε v/t ' v ₁ /T ₁ .Αν και αυτή η φυσική σχέση ισχύει για ένα ιδανικό αέριο, η μαθηματική απόκλιση συμβαίνει στον πραγματικό κόσμο, δεδομένου ότι το μέγεθος των σωματιδίων και οι διαδραστικές δυνάμεις δεν έχουν ληφθεί υπόψη.Παρ 'όλα αυτά, εάν η θερμοκρασία είναι υψηλή και η πίεση είναι χαμηλή, ο όγκος των σωματιδίων καθίσταται ασήμαντος.Ομοίως, δεδομένου ότι η πίεση είναι χαμηλή, τα σωματίδια είναι πολύ μακριά.Αυτό μειώνει την αλληλεπίδραση δύναμης μεταξύ των σωματιδίων, η οποία μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης, καθιστώντας την ασήμαντη.Η ζύμη στη ζύμη εκπέμπει μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίου διοξειδίου του άνθρακα.Το ψήσιμο αυτής της ζύμης επεκτείνει τις φυσαλίδες, δίνοντας ελαφρύτερα και πιο χνουδωτά αρτοσκευάσματα.Το νερό θέρμανσης σε έναν λέβητα παράγει επεκτατικό ατμό, ο οποίος χρησιμοποιείται για την οδήγηση ατμομηχανών και τη διατήρηση των τάξεων ζεστών.Ο βενζινοκίνητος κινητήρας αυτοκινήτων καίει καύσιμο, παράγοντας τεράστια θερμότητα που επεκτείνει τα αέρια καύσης για να οδηγήσει τα έμβολα που μετατρέπουν τον στροφαλοφόρο άξονα και την τροφοδοσία του οχήματος. Ο νόμος του Charles αποδείχθηκε επίσης κάθε φορά που ένα άτομο ανοίγει ένα μπουκάλι ή ένα δοχείο μπύρας ή σόδας.Τα δοχεία αυτών των ποτών έχουν πεπιεσμένο διοξείδιο του άνθρακα μέσα σε αυτά.Εάν ένα δοχείο ή μπουκάλι ποτού είναι κρύο, το άνοιγμα των κορυφαίων οδηγεί σε πολύ μικρή επέκταση αερίου.Με το ίδιο ποτό σε μια ζεστή θερμοκρασία, το αέριο διοξειδίου του άνθρακα θα επεκταθεί σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό.Αυτό μπορεί να προκαλέσει κάποια από τα περιεχόμενα να πυροβοληθούν από το δοχείο και στον καταναλωτή.

Μια άλλη απλή εφαρμογή στην οποία ο νόμος του Charles μπορεί να ρίξει κάποιο φως είναι η πλήρωση ενός μπαλονιού.Ο όγκος (v), η πυκνότητα (d) και η μάζα (m) υπακούν στη σχέση, d ' m/v.Η αναδιάταξη δίνει V ' m/d.Αντικαθιστώντας αυτό στο νόμο του Charles v/t ' (σταθερή) δίνει m/dt ' (σταθερή).Αυτή η τροποποίηση του νόμου λέει ότι εάν ένα μπαλόνι είναι γεμάτο με αέριο και η θερμοκρασία μειώνεται, η πυκνότητα θα αυξηθεί.Εάν το μπαλόνι φτάσει σε ένα σημείο όπου ο εξωτερικός αέρας έχει πυκνότητα παρόμοια με εκείνη μέσα στο μπαλόνι, το μπαλόνι δεν θα ανέβει περαιτέρω.