Qu'est-ce que la loi de Charles?

La loi sans charbon décrit la relation entre le volume et la température d'un gaz.La loi a été créditée au scientifique français Jacques Charles par le chimiste Joseph Louis Gay-Lussac, également en France.Autrement dit, si la pression reste constante, le volume d'un gaz divisé par sa température est égal à une constante.Il peut être déduit de l'équation de gaz idéale, PV ' NRT, où P est la pression, V est le volume, n est le nombre de moles de gaz, R est la constante de gaz idéale et T est la température de Kelvin.Réécriture de l'équation, v / t ' (nr / p).Puisque p est constant, v / t ' (constant).

Étant donné que le rapport équivaut à une constante, v / t ' k, une nouvelle température et volume pour le même gaz peuvent être écrits V ₁ / T ₁ ' K, conduisant à v / t ' v ₁ /T ₁ .Bien que cette relation physique soit vraie pour un gaz idéal, une déviation mathématique se produit dans le monde réel, car la taille des particules et les forces interactives n'ont pas été prises en compte.Néanmoins, si la température est élevée et que la pression est faible, le volume des particules devient sans importance.De même, comme la pression est faible, les particules sont éloignées.Cela réduit l'interaction de force entre les particules, qui diminue avec le carré de la distance, ce qui le rend insignifiant.

Bien que la loi sans charbon soit simple, il explique de nombreuses observations quotidiennes.La levure en pâte dégage de minuscules bulles de gaz de dioxyde de carbone.La cuisson de cette pâte étend les bulles, donnant des pâtisseries plus légères et plus moelleuses.Le chauffage de l'eau dans une chaudière produit une vapeur expansive, qui est utilisée pour entraîner des vapeur et garder les salles de classe au chaud.Le moteur automobile à essence brûle du carburant, produisant une chaleur énorme qui étend les gaz de combustion pour conduire les pistons qui tournent le vilebrequin et alimentent le véhicule..Les conteneurs de ces boissons ont un dioxyde de carbone sous pression à l'intérieur.Si une boîte ou une bouteille de boisson est froide, l'ouverture du haut entraîne très peu d'expansion de gaz.Avec la même boisson à une température chaude, le gaz de dioxyde de carbone s'étendra à une bien plus grande degré.Cela peut entraîner la sortie de certains contenus de la boîte et sur le consommateur.

Une autre application simple dans laquelle la loi sans charbon peut éclairer est la garniture d'un ballon.Le volume (v), la densité (d) et la masse (m) obéissent à la relation, d ' m / v.Le réarrangement donne v ' m / d.La substitution en loi sans charme v / t ' (constante) donne m / dt ' (constant).Cette modification de la loi indique que si un ballon est rempli de gaz et que la température diminue, la densité augmentera.Si le ballon atteint un point où l'air extérieur a une densité similaire à celle à l'intérieur du ballon, le ballon ne s'élèvera pas plus.