찰스의 법칙은 무엇입니까?
Charles의 법칙은 가스의 부피와 온도 사이의 관계를 설명합니다. 이 법은 프랑스 과학자 인 Jacques Charles에게 프랑스의 화학자 Joseph Louis Gay-Lussac에 의해 인정되었습니다. 간단히 말해서, 압력이 일정하게 유지되면 가스의 부피를 온도로 나눈 값은 일정합니다. 이상적인 기체 방정식 인 PV = nRT에서 추론 할 수 있습니다. 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 가스 몰 수, R은 이상적인 가스 상수, T는 켈빈 온도입니다. 방정식을 다시 쓰면 V / T = (nR / P). P는 일정하므로 V / T = (일정).
비율이 상수 V / T = K와 같기 때문에, 동일한 가스에 대한 새로운 온도 및 부피는 V 1 / T 1 = K로 기록 될 수 있으며, V / T = V 1 / T 1이된다 . 이러한 물리적 관계는 이상적인 기체에 대해서는 사실이지만, 입자 크기와 상호 작용력이 고려되지 않았기 때문에 실제 세계에서는 수학적 편차가 발생합니다. 그럼에도 불구하고 온도가 높고 압력이 낮 으면 입자 부피가 중요하지 않게됩니다. 마찬가지로 압력이 낮기 때문에 입자가 멀리 떨어져 있습니다. 이렇게하면 입자 간의 힘 상호 작용이 줄어들어 거리의 제곱에 따라 감소하여 중요하지 않습니다.
찰스의 법칙은 단순하지만 많은 일상적인 관찰을 설명합니다. 반죽에 효모는 이산화탄소 가스의 작은 거품을 제공합니다. 반죽을 굽는 것은 거품을 확장시켜 더 가볍고 푹신한 파이를 만듭니다. 보일러에서 물을 가열하면 광범위한 증기가 생성되어 증기 엔진을 운전하고 교실을 따뜻하게 유지하는 데 사용됩니다. 가솔린 구동 자동차 엔진은 연료를 연소시켜 연소 가스를 팽창시켜 크랭크 샤프트를 돌리고 차량에 동력을 공급하는 피스톤을 구동하는 엄청난 열을 생성합니다.
찰스의 법은 사람이 병이나 맥주 또는 음료수 캔을 열 때마다 입증됩니다. 이 음료 용기에는 이산화탄소가 가압되어 있습니다. 캔 또는 음료수가 차가 우면 상단을 열면 가스가 거의 팽창하지 않습니다. 더운 온도에서 같은 음료를 마시면 이산화탄소 가스가 훨씬 더 커질 것입니다. 이로 인해 일부 내용물이 캔에서 빠져 나와 소비자에게 노출 될 수 있습니다.
찰스의 법칙이 빛을 비출 수있는 또 다른 간단한 적용은 풍선을 채우는 것입니다. 부피 (V), 밀도 (D) 및 질량 (M)은 관계 D = M / V를 따릅니다. 재 배열은 V = M / D를 제공합니다. 이것을 Charles의 법칙으로 대체하면 V / T = (일정한) M / DT = (일정한)가됩니다. 이 법의 개정은 풍선이 가스로 채워지고 온도가 감소하면 밀도가 증가한다고 말합니다. 풍선이 외부 공기의 밀도가 풍선 내부와 비슷한 점에 도달하면 풍선이 더 이상 올라가지 않습니다.