Wat is de wet van Charles?
De wet van Charles beschrijft de relatie tussen volume en temperatuur van een gas. De wet werd bijgeschreven aan de Franse wetenschapper Jacques Charles door chemicus Joseph Louis Gay-Lussac, ook uit Frankrijk. Simpel gezegd, als de druk constant blijft, is het volume van een gas gedeeld door de temperatuur gelijk aan een constante. Het kan worden afgeleid uit de ideale gasvergelijking, PV = NRT, waarbij P de druk is, V is het volume, N is het aantal mol gas, R is de ideale gasconstante en T is de Kelvin -temperatuur. Het herschrijven van de vergelijking, v/t = (nr/p). Omdat p constant is, v/t = (constant).
Aangezien de verhouding gelijk is aan een constante, v/t = k, kan een nieuw temperatuur en volume voor hetzelfde gas worden geschreven v 1 /t 1 = k, leidend tot v/t = v 1 /t 1 . Hoewel deze fysieke relatie waar is voor een ideaal gas, komt wiskundige afwijking voor in de echte wereld, omdat deeltjesgrootte en interactieve krachten niet zijn verantwoord. Niettemin, als de temperatuur hoog is en de druk laag is, PARTicle -volume wordt onbelangrijk. Evenzo, omdat de druk laag is, liggen deeltjes ver uit elkaar. Dit vermindert de krachtinteractie tussen deeltjes, die afneemt met het kwadraat van de afstand, waardoor het onbeduidend is.
Hoewel de wet van Charles eenvoudig is, verklaart het veel alledaagse observaties. Gist in deeg geeft kleine bubbels van koolstofdioxidegas af. Het bakken van dat deeg breidt de bubbels uit en geeft lichtere en donzere gebakjes. Verwarmingswater in een ketel produceert uitgebreide stoom, die wordt gebruikt om stoommachines aan te drijven en klaslokalen warm te houden. De benzine-aangedreven auto-motor brandt brandstof en produceert enorme warmte die de verbrandingsgassen uitbreidt om de zuigers aan te drijven die de krukas veranderen en het voertuig voeden.
De wet van Charles wordt ook aangetoond wanneer een persoon een fles of een blikje bier of frisdrank opent. Containers van deze dranken hebben koolstofdioxide erin onder druk gezet. Als eenKan of fles drank is koud, waardoor de bovenste resultaten worden geopend in zeer weinig gasuitbreiding. Met dezelfde drank bij een hete temperatuur zal koolstofdioxidegas in veel grotere mate uitbreiden. Hierdoor kan een deel van de inhoud uit het blik worden geschoten en op de consument.
Een andere eenvoudige aanvraag waarin de wet van Charles wat licht kan werpen, is het vullen van een ballon. Volume (v), dichtheid (d) en massa (m) gehoorzamen de relatie, d = m/v. Herschikken geeft V = m/d. Dit vervangen door de wet van Charles v/t = (constant) geeft m/dt = (constant). Deze wijziging van de wet zegt dat als een ballon gevuld is met gas en de temperatuur daalt, de dichtheid zal toenemen. Als de ballon een punt bereikt waar de buitenlucht een dichtheid heeft die vergelijkbaar is met die in de ballon, zal de ballon niet verder stijgen.