Jakie jest prawo Karola?

Prawo

Charlesa opisuje związek między objętością a temperaturą gazu. Prawo przypisano francuskiemu naukowcom Jacquesowi Charlesowi przez chemika Josepha Louisa Gay-Lussaca, również z Francji. Mówiąc wprost, jeśli ciśnienie pozostanie stałe, objętość gazu podzielona przez jego temperaturę jest równa stałej. Można go wywnioskować z równania gazu idealnego, PV = NRT, gdzie p jest ciśnieniem, v to objętość, n to liczba moli gazu, R jest idealną stałą gazu, a T jest temperaturą Kelvina. Przepisywanie równania, v/t = (nr/p). Ponieważ P jest stały, v/t = (stała).

Ponieważ stosunek jest równy stałej, v/t = k, nową temperaturę i objętość dla tego samego gazu można zapisać v 1 /T _{1 = k, prowadząc do v/t = v 1 /t 1} . Chociaż ten fizyczny związek dotyczy idealnego gazu, odchylenie matematyczne występują w świecie rzeczywistym, ponieważ wielkość cząstek i siły interaktywne nie zostały uwzględnione. Niemniej jednak, jeśli temperatura jest wysoka, a ciśnienie niskie, PAObjętość RTICLE staje się nieistotna. Podobnie, ponieważ ciśnienie jest niskie, cząstki są daleko od siebie. Ta zmniejsza interakcję siły między cząsteczkami, co zmniejsza się wraz z kwadratem odległości, co czyni ją nieznaczącą.

Chociaż prawo Karola jest proste, wyjaśnia wiele codziennych obserwacji. Drożdże w cieście wydzielają małe pęcherzyki gazu dwutlenku węgla. Pieczenie to ciasto rozszerza bąbelki, dając lżejsze i bardziej puszyste wypieki. Woda ogrzewania w kotle wytwarza ekspansywną parę, która służy do napędzania silników parowych i utrzymywania ciepła w klasach. Silnik samochodowy napędzany benzyną spala paliwo, wytwarzając ogromne ciepło, które rozszerza gazy spalinowe w celu napędzania tłoków, które obracają wał korbowy i zasilał pojazd.

Prawa

Charlesa jest wykazane również, gdy osoba otwiera butelkę lub puszkę piwa lub napoju gazowanego. Pojemniki tych napojów mają w nich pod ciśnienie dwutlenku węgla. JeśliPuszka lub butelka napoju jest zimna, otwierając górę, powodując bardzo niewielką ekspansję gazu. Przy tym samym napoju w gorącej temperaturze gaz dwutlenku węgla rozszerzy się w znacznie większym stopniu. Może to spowodować, że część zawartości zostanie wystrzelona z puszki i na konsumenta.

Kolejnym prostym zastosowaniem, w którym prawo Charlesa może rzucić trochę światła, jest wypełnienie balonu. Objętość (v), gęstość (d) i masa (m) są posłuszne relację, d = m/v. Przegrupowanie daje v = m/d. Zastąpienie tego prawem Charlesa V/T = (stała) daje m/dt = (stała). Ta modyfikacja prawa mówi, że jeśli balon jest wypełniony gazem, a temperatura spadnie, gęstość wzrośnie. Jeśli balon osiągnie punkt, w którym powietrze zewnętrzne ma gęstość podobną do tego wewnątrz balonu, balon nie wzrośnie dalej.