Εφαρμογή Charles στην πραγματική ζωή

Ένα ιδανικό αέριο είναι ένα κερδοσκοπικό αέριο που παράγεται από πολλά υποκειμενικά κινούμενα σημειακά σωματίδια που δεν είναι ανοιχτά σε διασωματιδιακές ενώσεις. Η ιδέα για το τέλειο αέριο είναι ζωτικής σημασίας, καθώς συμμορφώνεται με τον καλύτερο νόμο για τα αέρια, ασχολείται με την κατάσταση της κατάστασης και είναι ευχάριστο να ερμηνευτεί υπό την πραγματική μηχανική. Έτσι, ένα ιδανικό αέριο δεν είναι παρά ένα αέριο που υπακούει στο νόμο του Μπόιλ και του Τσαρλς κάτω από όλες τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Η εφαρμογή του νόμου του Καρόλου φαίνεται και στις κουζίνες μας. Για παράδειγμα:Για την παρασκευή κέικ ψωμιού κ.λπ. Ο νόμος του Καρόλου μας λέει ότι ο όγκος αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία, η οποία πρέπει να είναι Kelvin.

Ορισμός του νόμου του Καρόλου

Ο επιστήμονας Charles και ο Gay-Lussac μέτρησαν τη διαστολή που συμβαίνει στο αέριο κατά τη θέρμανση.

Βρήκαν μια γραμμική αύξηση του όγκου με τη θερμοκρασία (υπολογισμένη στην κλίμακα των εκατοστών υδραργύρου) σε σταθερή πίεση και μια σταθερή ποσότητα αερίου.

Ο νόμος του Καρόλου καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο όγκος μιας δεδομένης μάζας αερίου είναι ευθέως ανάλογος με τη θερμοκρασία του (σε Kelvin) σε σταθερή πίεση. Ας υποθέσουμε ότι ο όγκος του αερίου συμβολίζεται με V και η θερμοκρασία του αερίου συμβολίζεται με T σε σταθερή πίεση P. Μπορούμε να πούμε ότι στον νόμο του Charles, ο όγκος αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία με θετικό και αρνητικό τρόπο σε σταθερή πίεση, την οποία ασκείται το αέριο.

Τύπος ή εξίσωση του νόμου του Καρόλου

Ας υποθέσουμε ότι ο όγκος ενός αερίου είναι "V" και η θερμοκρασία ενός αερίου είναι "T" σε σταθερή πίεση "P", τότε, 

V ∝ T (σε σταθερά P)

Εναλλακτικά, V =k T, όπου k είναι γνωστή ως η σταθερά της αναλογικότητας.

Έτσι, μπορούμε επίσης να γράψουμε, V T =k

Απόδειξη ή εξαγωγή του νόμου του Καρόλου

Έστω V1 ο όγκος αερίου στη θερμοκρασία T1 και V2 είναι ο όγκος αερίου σε θερμοκρασία T2 σε σταθερή πίεση.

V1/T1 =σταθερά ………εξ. 1

Και V2/T2 =σταθερά ……….εξ. 2

Επομένως, συγκρίνοντας την εξίσωση 1 και 2, παίρνουμε

V1/T1=V2/T2

που είναι η απόδειξη του νόμου του Καρόλου. Σημειώστε ότι η θερμοκρασία εδώ μετριέται σε Kelvin.

Έτσι, το περιεχόμενο του νόμου του Καρόλου είναι απλώς ότι οι θερμικές διαστολές των αερίων και του υγρού υδραργύρου είναι ως επί το πλείστον παρόμοιες. Η εξήγηση του νόμου του Καρόλου σε μοριακό επίπεδο έγκειται στο γεγονός ότι όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια κινούνται πιο γρήγορα και χτυπούν τα τοιχώματα πιο δυνατά και πιο συχνά. Επομένως, εάν η πίεση είναι σταθερή, είναι απαραίτητο να αυξήσετε την ένταση.

Εφαρμογές του νόμου του Καρόλου σε πραγματικά παραδείγματα 

Μερικά παραδείγματα εφαρμογής του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή

• Ένας επιστήμονας με το όνομα Jacques Charles εξήγησε ότι ο όγκος των αερίων αυξάνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία και μειώνεται όταν η θερμοκρασία μειώνεται. Χρησιμοποίησε τον νόμο που ανακάλυψε για να φτιάξει ένα αερόστατο για τα αξιοθέατα (hot-air), το οποίο είναι μια διάσημη εφαρμογή του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή.

• Εφαρμόζουμε τον νόμο του Καρόλου συνήθως στην πραγματική μας ζωή. Ας ξεκινήσουμε με ένα στοιχειώδες παράδειγμα. κουτάκι σόδα. Όταν ανοίγετε ένα παγωμένο κουτί, βλέπετε απλώς φυσαλίδες, αλλά οι φυσαλίδες ξεχύνονται από το ποτό αν ανοίξετε λίγο πιο ζεστό κουτί. Γιατί είναι έτσι; Αυτό συμβαίνει λόγω του νόμου του Καρόλου. Ο όγκος του αερίου αυξάνεται στην περίπτωση ενός θερμότερου δοχείου και καθώς ανοίγετε το δοχείο, τα μόρια αερίου βρίσκουν τον τρόπο να βγουν έξω.

• Ένα άλλο παράδειγμα εφαρμογής του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή είναι το ψωμί και τα νόστιμα κέικ. Χρησιμοποιούμε μαγιά για ζύμωση για την παραγωγή προϊόντων αρτοποιίας, τα οποία παράγουν διοξείδιο του άνθρακα. Όταν ψήνουμε οποιοδήποτε ψωμί ή κέικ, το διοξείδιο του άνθρακα διαστέλλεται λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας και γι' αυτό το ψωμί και τα κέικ μας έχουν αφράτη εμφάνιση.

• Η εφαρμογή του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή είναι ότι ο νόμος του Καρόλου επηρεάζει επιπρόσθετα το ανθρώπινο σώμα όπως στα τέλη της άνοιξης, δηλαδή στην καλοκαιρινή περίοδο. Οι πνεύμονές μας είναι φορτωμένοι με έναν τεράστιο όγκο αέρα σε αντίθεση με τον όγκο που υπάρχει στους πνεύμονες την πιο κρύα εποχή του χρόνου. Επομένως, μπορούμε να εκτελούμε αποτελεσματικά σωματικές δραστηριότητες σε ζεστό καιρό.

Εφαρμογή του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή 

Σύμφωνα με την εφαρμογή του νόμου του Καρόλου, στην πραγματική ζωή, δηλώνει ότι όταν σχεδιάζεται το γράφημα μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας στη σταθερή πίεση, δίνει πάντα μια ευθεία γραμμή γνωστή ως ισοβαρή ή ισοπλαστική.

Η εφαρμογή του νόμου του Καρόλου στις πραγματικές σημειώσεις upsc δηλώνει επίσης ότι όταν η μάζα και η πίεση, η πυκνότητα του αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία του.

Τα αερόστατα σε αθλητικές και μετεωρολογικές παρατηρήσεις είναι μερικές εφαρμογές του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή.

Συμπέρασμα 

Ο πειραματικός νόμος που είναι γνωστός ως νόμος του Καρόλου εξαρτάται από την απόλυτη θερμοκρασία και όγκο ενός ιδανικού αερίου. Ο όγκος αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία με θετικό και αρνητικό τρόπο σε σταθερή πίεση. Σε αυτό, η πίεση παραμένει σταθερή και αυξάνοντας τη θερμοκρασία του αερίου αυξάνεται και ο όγκος του αερίου και μειώνοντας τη θερμοκρασία του αερίου μειώνεται και ο όγκος. Αυτό συμβαίνει επειδή, με την αύξηση της θερμοκρασίας, τα μόρια αερίου αρχίζουν να κινούνται προς την τυχαία κατεύθυνση με πολύ υψηλή ταχύτητα, συμβαίνουν συγκρούσεις μεταξύ των μορίων του αερίου. Ως αποτέλεσμα, το αέριο διαστέλλεται και βγαίνει από το δοχείο στο οποίο είναι αποθηκευμένο. Τα θερμόμετρα ποπ γαλοπούλας λειτουργούν στην εφαρμογή του νόμου του Καρόλου. Το θερμόμετρο τοποθετείται στη γαλοπούλα και όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, η γαλοπούλα μαγειρεύεται και ο αέρας που γεμίζει το θερμόμετρο διαστέλλεται για να σκάσει στο έμβολο. Μια εφαρμογή του νόμου του Καρόλου στην πραγματική ζωή είναι το μπάσκετ. Όταν βγάζουμε μια μπάλα μπάσκετ τους χειμώνες ή τις κρύες μέρες, αυτή συρρικνώνεται λίγο καθώς η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται μέσα στο μπάσκετ.