Qual é a lei de Charles?

A lei de Charles descreve a relação entre volume e temperatura de um gás. A lei foi creditada ao cientista francês Jacques Charles pelo químico Joseph Louis Gaysac, também da França. Simplificando, se a pressão permanecer constante, o volume de um gás dividido por sua temperatura é igual a uma constante. Pode ser deduzido da equação ideal do gás, PV = NRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de moles de gás, r é a constante de gás ideal e T é a temperatura de Kelvin. Reescrevendo a equação, v/t = (nr/p). Como P é constante, v/t = (constante).

Como a proporção é igual a uma constante, v/t = k, uma nova temperatura e volume para o mesmo gás podem ser escritos v 1 /t 1 = k, levando a v/t = v 1 /t ₁ . Embora essa relação física seja verdadeira para um gás ideal, o desvio matemático ocorre no mundo real, uma vez que o tamanho das partículas e as forças interativas não foram contabilizadas. No entanto, se a temperatura estiver alta e a pressão é baixa, PAO volume rticle se torna sem importância. Da mesma forma, como a pressão é baixa, as partículas estão distantes. Isso diminui a interação da força entre as partículas, o que diminui com o quadrado da distância, tornando -o insignificante.

Embora a lei de Charles seja simples, explica muitas observações diárias. O fermento em massa emite pequenas bolhas de gás de dióxido de carbono. O assado que a massa expande as bolhas, dando doces mais leves e macios. O aquecimento da água em uma caldeira produz um vapor expansivo, usado para acionar motores a vapor e manter as salas de aula quentes. O motor de automóvel acionado por gasolina queima combustível, produzindo um tremendo calor que expande os gases de combustão para acionar os pistões que giram o eixo de manivela e alimentam o veículo.

A lei de Charles é demonstrada também sempre que uma pessoa abre uma garrafa ou uma lata de cerveja ou refrigerante. Os recipientes dessas bebidas pressurizaram o dióxido de carbono dentro deles. Se aA lata ou a garrafa de bebida é fria, abrir o topo resulta em muito pouca expansão de gás. Com a mesma bebida a uma temperatura quente, o gás de dióxido de carbono se expandirá em um grau muito maior. Isso pode fazer com que parte do conteúdo seja tirada da lata e para o consumidor.

Outra aplicação simples na qual a lei de Charles pode lançar alguma luz é o preenchimento de um balão. O volume (v), a densidade (d) e a massa (m) obedecem à relação, d = m/v. A rearranjo fornece v = m/d. Substituir isso na lei de Charles v/t = (constante) fornece m/dt = (constante). Essa modificação da lei diz que, se um balão estiver cheio de gás e a temperatura diminuir, a densidade aumentará. Se o balão chegar a um ponto em que o ar externo tem uma densidade semelhante à dentro do balão, o balão não aumentará ainda mais.