Ποια είναι η σχέση του όγκου με τη θερμοκρασία ένα αέριο;
Νόμος του Charles μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά ως:
v₁/t₁ =v₂/t₂
Οπου:
* Το V₁ είναι ο αρχικός όγκος του αερίου
* Το T₁ είναι η αρχική θερμοκρασία του αερίου
* Το V₂ είναι ο τελικός τόμος του αερίου
* Το T₂ είναι η τελική θερμοκρασία του αερίου
Επεξήγηση:
Όταν θερμαίνετε ένα αέριο, τα μόρια κερδίζουν κινητική ενέργεια και κινούνται ταχύτερα. Αυτή η αυξημένη κίνηση αναγκάζει τα μόρια να συγκρουστούν με τους τοίχους του δοχείου τους συχνότερα και με μεγαλύτερη δύναμη. Για να διατηρηθεί η σταθερή πίεση, το δοχείο πρέπει να επεκταθεί, αυξάνοντας έτσι τον όγκο του αερίου.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* σταθερή πίεση: Ο νόμος του Charles ισχύει μόνο όταν η πίεση του αερίου παραμένει σταθερή. Εάν η πίεση αλλάξει, η σχέση μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας θα είναι διαφορετική.
* Κλίμακα θερμοκρασίας: Η θερμοκρασία πρέπει να μετράται σε Kelvin (K), όχι Κελσίου (° C) ή Fahrenheit (° F). Το μηδέν Kelvin (απόλυτο μηδέν) είναι το θεωρητικό σημείο όπου παύει η μοριακή κίνηση.
* Ιδανική συμπεριφορά αερίου: Ο νόμος του Charles είναι ένα απλοποιημένο μοντέλο που προϋποθέτει ότι το αέριο συμπεριφέρεται ιδανικά. Τα πραγματικά αέρια αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά σε υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες.
Παραδείγματα:
* Ένα μπαλόνι ζεστού αέρα αυξάνεται επειδή ο αέρας μέσα στο μπαλόνι θερμαίνεται. Αυτό αυξάνει τον όγκο του αέρα, καθιστώντας το λιγότερο πυκνό από τον περιβάλλοντα αέρα, προκαλώντας το μπαλόνι να επιπλέει.
* Όταν ένα ελαστικό θερμαίνεται με την οδήγηση, ο αέρας μέσα στο ελαστικό επεκτείνεται, αυξάνοντας την πίεση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να ελέγξετε την πίεση των ελαστικών όταν είναι κρύο.
Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας είναι κρίσιμη σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της χημείας, της φυσικής και της μηχανικής.
