Hva er Charles 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 av dens temperatur lik en konstant. Den kan trekkes fra den ideelle gassligningen, PV = NRT, der P er trykket, V er volumet, N er antall molgass, R er den ideelle gasskonstanten og T er Kelvin -temperaturen. Omskriving av ligningen, v/t = (nr/p). Siden P er konstant, 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 er sant for en ideell gass, forekommer matematisk avvik i den virkelige verden, siden partikkelstørrelse og interaktive krefter ikke har blitt regnskapsført. Likevel, hvis temperaturen er høy og trykket er lavt, PArticle volum blir uviktig. Tilsvarende, 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 lov er enkel, forklarer den mange hverdagslige observasjoner. Gjær i deigen gir bittesmå bobler av karbondioksidgass. Å bake den deigen utvider boblene, gir lettere og fluffier bakverk. Oppvarming av vann i en kjele produserer ekspansiv damp, som brukes til å drive dampmotorer og holde klasserommene varme. Den bensindrevne bilmotoren brenner drivstoff, og produserer enorm varme som utvider forbrenningsgassene for å drive stemplene som vender veivakselen og driver kjøretøyet.

Charles lov demonstreres også når en person åpner en flaske eller en boks øl eller brus. Containere av disse drikkene har presset karbondioksid inni seg. Hvis akan eller flaske drikke er kald, og åpner toppresultatene i veldig lite gassutvidelse. Med samme drikke ved en varm temperatur, vil karbondioksidgass utvide seg i mye større grad. Dette kan føre til at noe av innholdet blir skutt ut av boksen og inn på forbrukeren.

En annen enkel applikasjon der Charles lov kan kaste litt lys er fyllingen av en ballong. Volum (v), tetthet (d) og masse (m) overholder forholdet, d = m/v. Omorganisering gir V = m/d. Å erstatte dette i Charles lov v/t = (konstant) gir m/dt = (konstant). Denne modifiseringen av loven sier at hvis en ballong er fylt med gass, og temperaturen avtar, vil tettheten øke. Hvis ballongen når et punkt der ytterluften har en tetthet som ligner den inne i ballongen, vil ballongen ikke stige ytterligere.