Καθημερινά παραδείγματα του Charles Law

Ο νόμος του Charles είναι ένα παράδειγμα του νόμου για το ιδανικό αέριο. Σύμφωνα με τον νόμο του Charles, ο όγκος ενός αερίου αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και αντίστροφα σε σταθερή πίεση. Τα αέρια διαστέλλονται κατά τη θέρμανση λόγω της αύξησης της κίνησης των μορίων. Αυτή η κίνηση αυξάνει τη σύγκρουση των μορίων μεταξύ τους και των τοιχωμάτων του δοχείου. Έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του όγκου του αερίου. Εάν το τοίχωμα του δοχείου είναι εύκαμπτο, η πίεση παραμένει σταθερή. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, η θερμοκρασία και ο όγκος είναι ευθέως ανάλογα μεταξύ τους, διατηρώντας την πίεση σταθερή.

Καθημερινά παραδείγματα του Charles Law

Ο νόμος του Καρόλου έχει διάφορες εφαρμογές στην καθημερινή ζωή. Αυτός ο νόμος εξηγεί ότι τα αέρια διαστέλλονται με την αύξηση της θερμοκρασίας και συμπιέζονται με τη μείωση της θερμοκρασίας. Υπάρχουν διάφορες διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένου του φουσκώματος των μπαλονιών θερμού αέρα και της λειτουργίας των ανθρώπινων πνευμόνων, οι οποίες μπορούν να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας τον νόμο του Charles. Μερικά από αυτά τα καθημερινά παραδείγματα είναι:

Πνεύμονες

Οι πνεύμονες είναι αναπόσπαστα όργανα του αναπνευστικού συστήματος. Κατά την εισπνοή, ο αέρας ρέει μέσα στους πνεύμονες και τους επεκτείνει. Κατά την εκπνοή, οι πνεύμονες συστέλλονται. Το χειμώνα, η μείωση της θερμοκρασίας έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του όγκου των αερίων στους πνεύμονες. Δυσκολεύει το τρέξιμο ή την άσκηση τους χειμώνες.

Μπαλόνι θερμού αέρα

Ένα μπαλόνι ζεστού αέρα αποτελείται από έναν φάκελο, ένα καλάθι για τη μεταφορά ανθρώπων και μια πηγή καυσίμου. Η ανάφλεξη του καυσίμου αυξάνει τη θερμοκρασία των αερίων μέσα στο περίβλημα. Αυτή η αυξημένη θερμοκρασία αυξάνει τελικά την ένταση. Λόγω της διαστολής του αερίου, η πυκνότητα του αερίου μειώνεται. Ο θερμότερος αέρας είναι ελαφρύτερος από τον ψυχρότερο αέρα, επομένως η άνωση ωθεί το μπαλόνι θερμού αέρα προς τα πάνω.

Μπαλόνι ηλίου

Σε μια κρύα μέρα, ο όγκος των αερίων μειώνεται λόγω της μειωμένης θερμοκρασίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το φούσκωμα των μπαλονιών ηλίου. Φέρνοντας τα μπαλόνια μέσα στο δωμάτιο, ανακτούν το αρχικό τους σχήμα. Τα μπαλόνια ηλίου είναι ένα από τα κοινά παραδείγματα του Charles Law.

Ελαστικά

Το φούσκωμα και το ξεφούσκωμα των ελαστικών συνήθως συμβαίνουν κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του χειμώνα, αντίστοιχα. Λόγω των υψηλών θερμοκρασιών, τα αέρια στο εσωτερικό των ελαστικών διαστέλλονται λόγω της αύξησης του όγκου. Αυτό προκαλεί φούσκωμα των ελαστικών. Ομοίως, λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας το χειμώνα, τα αέρια συμπιέζονται και τα ελαστικά συρρικνώνονται.

Αναδυόμενο θερμόμετρο γαλοπούλας

Αυτό είναι ένα αναδυόμενο θερμόμετρο που τοποθετείται μέσα σε μια γαλοπούλα. Κατά το μαγείρεμα της γαλοπούλας, η θερμοκρασία αυξάνεται και ο όγκος των αερίων αυξάνεται μέσα της. Όλα τα αέρια που υπάρχουν μέσα στη γαλοπούλα διαστέλλονται σύμφωνα με το νόμο του Charles. Το σκάσιμο του χρονοδιακόπτη δείχνει ότι η γαλοπούλα έχει ψηθεί.

Ψήσιμο

Η μαγιά χρησιμοποιείται κατά το ψήσιμο για τη ζύμωση της ζύμης. Απελευθερώνει αέριο διοξείδιο του άνθρακα μετά τη ζύμωση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψησίματος, μια αύξηση της θερμοκρασίας διαστέλλει το αέριο διοξείδιο του άνθρακα μέσα στη ζύμη, δρα ως διογκωτικός παράγοντας. Αυτή η διαστολή του διοξειδίου του άνθρακα κάνει το ψωμί και τα κέικ να είναι σπογγώδη και αφράτα στην εμφάνιση.

Μπουκάλι με αποσμητικό σπρέι

Αναφέρεται στο μπουκάλι του αποσμητικού για να το κρατά μακριά από το φως του ήλιου και να αποφεύγει την έκθεση σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, τα μόρια που υπάρχουν μέσα στο αποσμητικό διαστέλλονται. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, ακόμη και το μπουκάλι του αποσμητικού μπορεί να σκάσει. Κατά την αποθήκευση σε χαμηλή θερμοκρασία, τα αέρια που υπάρχουν στο αποσμητικό συμπιέζονται. Συνεπώς, υπάρχουν λιγότερες πιθανότητες έκρηξης.

Μπάσκετ 

Έχετε αφήσει ποτέ μια μπάλα μπάσκετ έξω το χειμώνα; Θα παρατηρήσετε ότι μετά από λίγο το μπάσκετ συρρικνώνεται. Αυτό συμβαίνει επειδή καθώς η θερμοκρασία μειώνεται στη γύρω περιοχή, τα αέρια που υπάρχουν μέσα στο μπάσκετ συστέλλονται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του όγκου των αερίων σύμφωνα με τον νόμο του Charles. Αφού κρατήσει το μπάσκετ στην πιο ζεστή περιοχή, ανακτά το αρχικό του σχήμα.

Πισίνες πλωτήρες

Πρέπει να έχετε χρησιμοποιήσει ένα πλωτήρα πισίνας όταν μάθατε να κολυμπάτε. Οι πλωτήρες πισίνας είναι λιγότερο πυκνοί από το νερό λόγω του αέρα που είναι γεμάτο στο εσωτερικό τους. Φουσκώνουν το καλοκαίρι λόγω αύξησης του όγκου των αερίων στο εσωτερικό τους λόγω της αυξανόμενης θερμοκρασίας. Το αντίστροφο φαινόμενο παρατηρείται κατά τη διάρκεια του χειμώνα όταν το νερό είναι πιο δροσερό. Ως εκ τούτου, η πισίνα ξεφουσκώνει.

Μπάλες πινγκ πονγκ

Οι μπάλες του πινγκ πονγκ χρησιμοποιούνται στο πινγκ πονγκ. Ως αποτέλεσμα ενός δυνατού εγκεφαλικού ή πίεσης από τον παίκτη, οι μπάλες του πινγκ πονγκ συνήθως βουλώνουν. Συνιστάται να βάζετε τις μπάλες σε ζεστό νερό για να αντιστρέψετε το βαθούλωμα. Αφού βυθιστούν οι μπάλες στο νερό, ανεβαίνει και η θερμοκρασία μέσα στις μπάλες. Σύμφωνα με τον Charles Law, ο αέρας μέσα στις μπάλες διαστέλλεται, οι μπάλες φουσκώνουν και ως εκ τούτου τα βαθουλώματα στερεώνονται.

Ανάφλεξη με σπινθήρα και ανάφλεξη με συμπίεση στον κινητήρα αυτοκινήτου

Οι κινητήρες αυτοκινήτων διαθέτουν ανάφλεξη με σπινθήρα και ανάφλεξη με συμπίεση. Τα αέρια που απελευθερώνονται μετά την καύση εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά την ανάφλεξη με σπινθήρα. Αυτό αυξάνει τον όγκο του αερίου. Σύμφωνα με τον Charles Law, ένας τέτοιος αυξανόμενος όγκος αερίων αυξάνει τις δυνάμεις ενάντια στον κύλινδρο και το έμβολο στους κινητήρες, περιστρέφοντας έτσι τον άξονα. Στους κινητήρες ντίζελ, η ανάφλεξη με συμπίεση έχει ως αποτέλεσμα τη συμπίεση αερίων σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο συνδυασμός αυτού του θερμαινόμενου αέρα και του καυσίμου ντίζελ εγχέεται στον κύλινδρο, αναφλέγοντας έτσι το καύσιμο ντίζελ.

Άνοιγμα δοχείου αναψυκτικού

Μπορεί να έχετε παρατηρήσει λιγότερες φυσαλίδες στην παγωμένη σόδα, αλλά περισσότερες φυσαλίδες σε πιο ζεστή σόδα. Σύμφωνα με τον νόμο του Charles, στην παγωμένη σόδα, η χαμηλότερη θερμοκρασία μειώνει τον όγκο των αερίων μέσα στο κουτί. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα λιγότερες φυσαλίδες στο εσωτερικό του. Ενώ βρίσκεται σε πιο ζεστή σόδα, η υψηλότερη θερμοκρασία οδηγεί σε αύξηση του όγκου, με αποτέλεσμα να χυθεί έξω το ποτό.

Συμπέρασμα

Αν και ο νόμος του Καρόλου είναι ένας ιδανικός νόμος για τα αέρια, έχει εφαρμογές σε διάφορα καθημερινά παραδείγματα. Αυτό δείχνει ότι ο νόμος είναι ακριβής και αποτελεί τη βάση πολλών φυσικών διεργασιών. Βάσει των εφαρμογών του νόμου του Καρόλου, πολλές συσκευές και συσκευές μπορούν να προετοιμαστούν και να ελεγχθούν στο μέλλον.