Vad är Charles lag?

Charless Law beskriver förhållandet mellan volym och temperatur på en gas.Lagen krediterades den franska forskaren Jacques Charles av kemisten Joseph Louis Gay-Lussasac, också från Frankrike.Enkelt uttryckt, om trycket förblir konstant, är volymen på en gas dividerad med dess temperatur lika med en konstant.Det kan härledas från den ideala gasekvationen, pv ' nrt, där p är trycket, v är volymen, n är antalet mol gas, r är den ideala gaskonstanten och t är kelvin -temperaturen.Omskriva ekvationen, v/t ' (nr/p).Eftersom P är konstant, v/t ' (konstant).

Eftersom förhållandet är lika med en konstant, v/t ' k, kan en ny temperatur och volym för samma gas skrivas v ₁ /t ₁ ' k, vilket leder till v/t ' v ₁ /T ₁ .Även om denna fysiska relation är sant för en idealisk gas, inträffar matematisk avvikelse i den verkliga världen, eftersom partikelstorlek och interaktiva krafter inte har redovisats.Ändå, om temperaturen är hög och trycket är låg, blir partikelvolymen obetydlig.På samma sätt, eftersom trycket är lågt, är partiklar långt ifrån varandra.Detta minskar kraftinteraktionen mellan partiklar, som minskar med kvadratet på avståndet, vilket gör det obetydligt.

Även om Charless Law är enkel, förklarar det många vardagliga observationer.Jäst i degen avger små bubblor av koldioxidgas.Bakning av att degen expanderar bubblorna och ger lättare och fluffigare bakverk.Uppvärmning av vatten i en panna producerar expansiv ånga, som används för att driva ångmotorer och hålla klassrummen varma.Den bensindrivna bilmotorn förbränner bränsle och producerar enorm värme som utvidgar förbränningsgaserna för att driva kolvarna som vänder vevaxeln och driver fordonet.

Charless lag demonstreras också när en person öppnar en flaska eller en burk med öl eller soda.Behållare av dessa drycker har trycksatt koldioxid inuti dem.Om en burk eller en flaska dryck är kall, öppnar de bästa resultaten i mycket liten gasutvidgning.Med samma dryck vid en varm temperatur kommer koldioxidgas att expandera i mycket större grad.Volym (V), densitet (D) och massan (M) följer relationen, D ' M/V.Omarrangering ger v ' m/d.Att ersätta detta i Charless Law v/t ' (konstant) ger m/dt ' (konstant).Denna modifiering av lagen säger att om en ballong är fylld med gas och temperaturen minskar kommer tätheten att öka.Om ballongen når en punkt där ytterluften har en densitet som liknar den inuti ballongen kommer ballongen inte att stiga ytterligare.