Quest-ce que la loi de Charles?
Theodore G. Lindeman, professeur et directeur du département de chimie du Colorado College à Colorado Springs, propose cette explication:
Le Le principe physique connu sous le nom de loi de Charles stipule que le volume dun gaz est égal à une valeur constante multipliée par sa température telle que mesurée sur léchelle Kelvin (zéro Kelvin correspond à -273,15 degrés Celsius).
La loi « s nom rend hommage à laéronaute pionnier Jacques Charles, qui en 1787 a fait des expériences sur la façon dont le volume de gaz dépendait de la température. Lironie est que Charles na jamais publié louvrage dont il se souvient, ni na été le premier ou le dernier à faire cette découverte. En fait, Guillaume Amontons avait fait le même genre dexpériences 100 ans plus tôt, et cest Joseph Gay-Lussac en 1808 qui fit des mesures définitives et publia des résultats montrant que chaque gaz quil testait obéissait à cette généralisation.
Il est assez surprenant que des dizaines de substances différentes Ces derniers devraient se comporter exactement de la même manière, comme ces scientifiques ont découvert que divers gaz le faisaient. Lexplication acceptée, que James Clerk Maxwell a avancée vers 1860, est que la quantité despace quun gaz occupe dépend uniquement du mouvement des molécules de gaz. Dans des conditions typiques, les molécules de gaz sont très éloignées de leurs voisines, et elles sont si petites que leur propre volume est négligeable. Ils poussent vers lextérieur sur des flacons, des pistons ou des ballons simplement en rebondissant sur ces surfaces à grande vitesse. À lintérieur dun ballon dhélium, environ 1024 (un million de millions de millions) atomes dhélium pénètrent chaque seconde dans chaque centimètre carré de caoutchouc, à une vitesse denviron un mile par seconde!
La vitesse et la fréquence avec lesquelles le les molécules de gaz ricochent sur les parois des conteneurs dépendent de la température, cest pourquoi les gaz plus chauds poussent plus fort contre les parois (pression plus élevée) ou occupent des volumes plus importants (quelques molécules rapides peuvent occuper lespace de nombreuses molécules lentes). Plus précisément, si nous doublons la température Kelvin dun échantillon de gaz contenu de manière rigide, le nombre de collisions par unité de surface par seconde augmente de la racine carrée de 2, et en moyenne la quantité de mouvement de ces collisions augmente de la racine carrée de 2. Ainsi, leffet net est que la pression double si le conteneur ne sétire pas, ou le volume double si le conteneur sagrandit pour empêcher la pression daugmenter.
On pourrait donc dire que Charles « Law décrit comment les ballons à air chaud obtenir suffisamment de lumière pour se décoller, et pourquoi une inversion de température empêche les courants de convection dans latmosphère, et comment un échantillon de gaz peut fonctionner comme un thermomètre absolu.