Νόμος του Καρόλου

Βασικές έννοιες του νόμου του Charles

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε πώς η θερμοκρασία σχετίζεται με τον όγκο και πώς να χρησιμοποιείτε τον τύπο του νόμου του Charles για την επίλυση προβλημάτων σχετικά με την αλλαγή της θερμοκρασίας και του όγκου ενός συστήματος.

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Τι είναι η πίεση
• Νόμος μερικής πίεσης του Ντάλτον
• Νόμος του Avogadro
• Νόμος του Μπόιλ
• Συνδυασμένος νόμος για τα αέρια
• Ο νόμος του ιδανικού αερίου
• Η εξίσωση κατάστασης του Van der Waal
• Κινητική Μοριακή Θεωρία
• Νόμος του Χένρι

Σημαντικά πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη

Ο νόμος για τα αέρια που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο ισχύει μόνο για τα ιδανικά αέρια, για τα οποία μπορείτε να διαβάσετε στο άρθρο μας, Ο νόμος του ιδανικού αερίου .

Αύξηση θερμοκρασίας

Θεωρήστε ένα έμβολο που περιέχει 1 λίτρο αερίου. Επειδή το έμβολο είναι ελεύθερο να αλλάξει όγκο, η πίεση παραμένει σταθερή.

Τώρα, σκεφτείτε τι συμβαίνει όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία του αερίου. Από την Κινητική Μοριακή Θεωρία, γνωρίζουμε ότι η θερμοκρασία ενός δείγματος αερίου σχετίζεται άμεσα με την ταχύτητά του.

Από το άρθρο μας για την πίεση, Τι είναι η πίεση , γνωρίζετε ότι η πίεση ενός αερίου είναι αποτέλεσμα της δύναμης που ασκείται κατά τη σύγκρουση με έναν τοίχο. Αυτή η δύναμη, όπως αναφέρεται στο άρθρο για την πίεση, μπορεί να υπολογιστεί με την εξίσωση .

Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η τιμή του αυξάνεται και επομένως η δύναμη αυξάνεται. Ωστόσο, επειδή το έμβολο είναι ελεύθερο να αλλάξει όγκο, η πίεση παραμένει σταθερή. Από το νόμο του Boyle, γνωρίζουμε ότι η πίεση είναι αντιστρόφως ανάλογη του όγκου, και έτσι το έμβολο θα αυξήσει τον όγκο του για να εξηγήσει την αλλαγή της θερμοκρασίας.

Νόμος του Καρόλου

Ο Γάλλος φυσικός Ζακ Σαρλ παρατήρησε επίσης αυτό το φαινόμενο και ανακάλυψε τη σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και όγκου. Αυτό είναι γνωστό ως νόμος του Καρόλου ή νόμος του Καρόλου και μπορεί να γραφτεί ως:. Μπορεί επίσης να εκφραστεί ως , όπου επισημάνθηκαν οι μεταβλητές Οι είναι οι αρχικές συνθήκες και οι μεταβλητές που επισημαίνονται είναι οι τελευταίες.

Εφαρμογές

Λόγω αυτής της αναλογικότητας, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον νόμο του Charles για να δούμε πώς ένα σύστημα θα αντιδρούσε σε μια αλλαγή στη θερμοκρασία ή πώς ένα σύστημα θα αντιδρούσε σε μια αλλαγή στον όγκο (και τα δύο με σταθερή πίεση). Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο όγκος αυξάνεται και το αντίστροφο.

Πρόβλημα παραδείγματος νόμου του Charles

Δείτε πώς θα λύνατε ένα παράδειγμα νομικού προβλήματος του Charles.

Πρόβλημα:Υπολογίστε τη μεταβολή της θερμοκρασίας όταν ένα έμβολο 2,00 L αερίου οξυγόνου στους 21 °C συμπιέζεται σε 1,00 L.

Εδώ είναι ένα άλλο πρόβλημα νόμου του Charles.

Πρόβλημα:Ποια αλλαγή στον όγκο προκύπτει εάν 5,00 L οξυγόνου ψύχονται κατά 5,0 °C από 100 °C;