Ποια είναι η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας αερίου και όγκου;
Σε σταθερή πίεση, ο όγκος μιας δεδομένης μάζας ενός ιδανικού αερίου είναι άμεσα ανάλογος με την απόλυτη θερμοκρασία του.
Αυτό σημαίνει ότι εάν αυξήσετε τη θερμοκρασία ενός αερίου διατηρώντας τη σταθερά πίεση, ο όγκος θα αυξήσει επίσης αναλογικά.
Εδώ είναι μια απλή εξήγηση:
* Θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων αερίου.
* Όγκος είναι ο χώρος που καταλαμβάνει τα μόρια αερίου.
* Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια κινούνται ταχύτερα και συγκρούονται συχνότερα με τους τοίχους των δοχείων.
* Αυτή η αυξημένη πίεση σύγκρουσης ωθεί τα τοιχώματα των δοχείων προς τα έξω, με αποτέλεσμα την αύξηση του όγκου.
Μαθηματικά, ο νόμος του Charles μπορεί να εκφραστεί ως:
V₁/t₁ =v₂/t₂
Οπου:
* V₁ =αρχικός όγκος
* T₁ =αρχική απόλυτη θερμοκρασία (στο Kelvin)
* V₂ =τελικός τόμος
* T₂ =τελική απόλυτη θερμοκρασία (στο Kelvin)
Σημαντική σημείωση:
* Ο νόμος του Charles ισχύει για τα ιδανικά αέρια, τα οποία είναι θεωρητικά αέρια που συμπεριφέρονται τέλεια σύμφωνα με τους νόμους περί αερίου.
* Τα πραγματικά αέρια αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά σε υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες.
* Για να χρησιμοποιήσετε το νόμο του Charles, πρέπει να εκφράσετε τη θερμοκρασία στο Kelvin, όχι στον Κελσίου.
Παράδειγμα:
Εάν ένα μπαλόνι με όγκο 1 λίτρου στους 20 ° C (293 K) θερμαίνεται στους 40 ° C (313 K), ο όγκος του θα αυξηθεί σε:
V₂ =v₁ * t₂ / t₁
V₂ =1 L * 313 k / 293 k
V₂ ≈ 1,07 L
Ο όγκος αυξάνεται κατά περίπου 7% καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 20 ° C.
