Hva er Charles's lov?
Charles lov beskriver forholdet mellom volum og temperatur på en gass. Loven ble kreditert den franske forskeren Jacques Charles av kjemikeren Joseph Louis Gay-Lussac, også fra Frankrike. Enkelt sagt, hvis trykket forblir konstant, er volumet av en gass delt på temperaturen lik en konstant. Det kan trekkes fra den ideelle gassligningen, PV = nRT, der P er trykket, V er volumet, n er antall mol gass, R er den ideelle gasskonstanten og T er Kelvin-temperaturen. Omskriving av ligningen, V / T = (nR / P). Siden P er konstant, er V / T = (konstant).
Siden forholdet tilsvarer en konstant, V / T = K, kan en ny temperatur og volum for den samme gassen skrives V 1 / T 1 = K, noe som fører til V / T = V 1 / T 1 . Selv om dette fysiske forholdet stemmer for en ideell gass, forekommer matematisk avvik i den virkelige verden, siden det ikke er gjort rede for partikkelstørrelse og interaktive krefter. Likevel, hvis temperaturen er høy og trykket er lavt, blir partikkelvolumet uviktig. På samme måte, siden trykket er lavt, er partiklene langt fra hverandre. Dette reduserer kraftinteraksjonen mellom partikler, som avtar med kvadratet på avstanden, noe som gjør det ubetydelig.
Selv om Charles's lov er enkel, forklarer den mange observasjoner i hverdagen. Gjær i deig avgir bittesmå bobler av karbondioksidgass. Å bake den deigen utvider boblene og gir lettere og mykere kaker. Å varme opp vann i en kjele produserer ekspansiv damp, som brukes til å drive dampmaskiner og holde klasserommene varme. Den bensindrevne bilmotoren brenner drivstoff og produserer enorm varme som utvider forbrenningsgassene for å drive stemplene som dreier veivakselen og driver kjøretøyet.
Charles's lov demonstreres også når en person åpner en flaske eller en boks øl eller brus. Beholdere av disse drikkene har trykksatt karbondioksid i seg. Hvis en boks eller en flaske med drikke er kald, resulterer åpningen av toppen i veldig liten gassutvidelse. Med samme drikke ved en varm temperatur, vil karbondioksidgass ekspandere i mye større grad. Dette kan føre til at noe av innholdet blir skutt ut av boksen og over på forbrukeren.
En annen enkel applikasjon der Charles lov kan kaste lys over er fylling av en ballong. Volum (V), tetthet (D) og masse (M) adlyder forholdet, D = M / V. Omorganisering gir V = M / D. Å erstatte dette i Karls lov V / T = (konstant) gir M / DT = (konstant). Denne modifikasjonen av loven sier at hvis en ballong er fylt med gass, og temperaturen synker, vil tettheten øke. Hvis ballongen når et punkt der uteluften har en tetthet som ligner den inni ballongen, vil ikke ballongen stige lenger.