Påvirket av økningen i populariteten av varmluftsballonger , Jacques Charles undersøkt kompressibiliteten av gasser i 1780-årene . Hans eksperimenter ble bygget på Robert Boyle arbeid nesten et århundre som tidligere definert forholdet mellom volumet og trykket av en gass. Imidlertid Charles var opptatt av forholdet mellom volum og temperatur av en gass. Mens Charles utførte den opprinnelige arbeid, det var en annen fransk vitenskapsmann, Joseph - Louis Gay - Lussac , som bekreftet Charles ' upubliserte resultater og publiserte sine funn i 1802.
Charles ' lov
Charles lov fastslår at , ved en konstant masse og trykk, er volumet av en gass direkte proporsjonal med den absolutte temperatur. Med andre ord, dersom temperaturen av en gass stiger , så vil dens volum . Omvendt, hvis temperaturen av en gass avtar , så vil dens volum . Charles ' lov kan være oppgitt som volum tilsvarer temperatur ganger en konstant : . V = Tk
Den konstante representerer skråningen av forholdet og er forskjellig for hver gass . Loven gjelder bare for ideelle gasser , som er i samsvar med det ved alle temperaturer og trykk. Men virkelige gasser også i samsvar med loven på de fleste temperaturer og trykk. Den eneste forskjellen er en merkbar avvik som den virkelige gassen kjøles ned og nærmer seg sitt kondenspunkt .
Med Charles 'lov
Charles ' lov brukes vanligvis i form av et forhold , slik at du kan løse for en ukjent variabel . I denne form , er gassen initielle volum dividert med den opprinnelige temperatur lik gassen endelige volum dividert med den endelige temperatur: Vi /Ti = Vf /Tf . Hvis er kjent tre variabler , kan du krysse formere å løse for den fjerde.
For eksempel, hvis en gass har en initiell volum på 3,0 liter og en innledende temperatur på 350 grader Kelvin , kan du bestemme sin endelige volum hvis den er avkjølt til 250 grader Kelvin : 3G /350K = X /250K . Ved å løse for " X ", kan du bestemme at gassen endelige volumet ville være 2,14 liter .
Grunnlag for Charles 'lov
Temperaturen er rett og slett et mål på speed hvor et objekt molekyler vibrere. Jo varmere et objekt er, jo raskere vil vibrere molekylene . Derfor , ettersom temperaturen av en gass stiger , øker også hastigheten ved hvilken molekylene er vibrerende . Som molekylene vibrere raskere, slår de vegger av beholderen oftere, øking av trykket . For å holde dette trykk konstant, må volumet av gassen økes. Denne utvidelsen gir mer rom for molekylene å bevege seg , og dermed bringe frekvensen av kollisjoner tilbake til sin opprinnelige nivå.