Charles yasası bir gazın hacmi ve sıcaklığı arasındaki ilişkiyi açıklar. Kanun, Fransız bilim adamı Jacques Charles'a, Fransa'dan da kimyager Joseph Louis Gay-Lussac tarafından aktarıldı. Basitçe söylemek gerekirse, eğer basınç sabit kalırsa, sıcaklığına bölünen bir gazın hacmi sabite eşittir. İdeal gaz denkleminden (PV = nRT) çıkarılabilir, burada P basınçtır, V hacimdir, n gaz mol sayısıdır, R ideal gaz sabitidir ve T Kelvin sıcaklığıdır. Denklemi yeniden yazın, V / T = (nR / P). P sabit olduğundan, V / T = (sabit).
Oran, V / T = K sabitine eşit olduğundan, aynı gaz için yeni bir sıcaklık ve hacim V 1 / T 1 = K olarak yazılabilir, V / T = V 1 / T 1 olur . Her ne kadar bu fiziksel ilişki ideal bir gaz için geçerli olsa da, partikül büyüklüğü ve etkileşimli kuvvetler hesaba katılmadığından gerçek dünyada matematiksel sapma meydana gelir. Bununla birlikte, sıcaklık yüksekse ve basınç düşükse, partikül hacmi önemsiz hale gelir. Benzer şekilde, basınç düşük olduğu için parçacıklar birbirinden uzaktır. Bu, mesafenin karesiyle azalan ve önemsiz hale getiren parçacıklar arasındaki etkileşimi zorlar.
Charles'in yasası basit olsa da, birçok günlük gözlemi açıklar. Hamurdaki maya küçük karbondioksit gazı kabarcıkları çıkarır. Hamuru kabartmak kabarcıkları genişletir, daha hafif ve daha yumuşak hamur işleri verir. Bir kazandaki suyu ısıtmak, buhar motorlarını çalıştırmak ve sınıfları sıcak tutmak için kullanılan geniş buhar üretir. Benzinle çalışan otomobil motoru, yakıtı yakar, krank milini döndüren ve araca güç veren pistonları sürmek için yanma gazlarını genişleten muazzam bir ısı üretir.
Charles'ın yasası, ne zaman bir kişi bir şişe veya bir kutu bira veya soda açtığında da gösterilir. Bu içeceklerin kapları içlerinde basınçlı karbondioksite sahiptir. Bir teneke kutu veya içecek soğuk ise, tavanın açılması çok az gaz genleşmesine neden olur. Aynı içecek sıcak bir sıcaklıkta karbondioksit gazı çok daha büyük bir dereceye kadar genişleyecektir. Bu, içeriğin bir kısmının kutudan ve tüketiciden çıkmasına neden olabilir.
Charles yasasının biraz ışık tutabileceği bir diğer basit uygulama bir balonun doldurulmasıdır. Hacim (V), yoğunluk (D) ve kütle (M), D = M / V ilişkisine uymaktadır. Yeniden düzenleme V = M / D verir. Bunu Charles yasasına değiştirmek V / T = (sabit) M / DT = (sabit) verir. Yasadaki bu değişiklik, bir balonun gazla dolması ve sıcaklığın azalması durumunda yoğunluğun artacağını söylüyor. Balon, dış havanın balonun içindeki yoğunluğa sahip olduğu bir noktaya ulaşırsa, balon daha fazla yükselmeyecektir.
