Mi az a Charles törvény?

Theodore G. Lindeman, a coloradói Colorado College kémiai tanszékének professzora és elnöke ezt a magyarázatot kínálja:

a Charles elvének nevezett fizikai elv kimondja, hogy a gáz térfogata megegyezik a Kelvin-skálán mért állandó hőmérséklet és a hőmérséklet hőmérsékletének szorzatával (nulla Kelvin -273,15 Celsius-foknak felel meg).

A törvény ” név tiszteletben tartja az úttörő léggömbös Jacques Charles-t, aki 1787-ben kísérleteket végzett azzal kapcsolatban, hogy a gázmennyiség függ a hőmérséklettől. Az irónia az, hogy Charles soha nem tette közzé azt a művet, amelyre emlékeznek, és nem ő volt az első vagy utolsó, aki felfedezte. Valójában Guillaume Amontons ugyanezeket a kísérleteket hajtotta végre 100 évvel korábban, és Joseph Gay-Lussac volt 1808-ban az, aki végleges méréseket végzett és közzétette az eredményeket, amelyek azt mutatták, hogy minden tesztelt gáz betartotta ezt az általánosítást.

Ez nagyon meglepő, hogy több tucat különböző szubsztán CES-eknek pontosan egyformán kell viselkedniük, mivel ezek a tudósok azt tapasztalták, hogy a különféle gázok igen. Az elfogadott magyarázat, amelyet James Clerk Maxwell 1860 körül terjesztett elő, hogy a gáz által elfoglalt hely nagysága pusztán a gázmolekulák mozgásától függ. Tipikus körülmények között a gázmolekulák nagyon távol vannak szomszédaiktól, és olyan kicsiek, hogy a saját tömegük elhanyagolható. A lombikokat, a dugattyúkat vagy a léggömböket kifelé tolják, egyszerűen nagy sebességgel lepattanva azokról a felületekről. A hélium lufi belsejében körülbelül 1024 (millió millió millió millió) hélium atom csapódik be minden négyzetcentiméter gumiba másodpercenként, körülbelül mérföld / másodperc sebességgel!

Mind a sebesség, mind a frekvencia, amellyel a a tartályfalakról ricochet gázmolekulák függenek a hőmérséklettől, ezért a forróbb gázok vagy erősebben nyomódnak a falakhoz (nagyobb nyomás), vagy nagyobb térfogatokat foglalnak el (néhány gyors molekula sok lassú molekula helyét elfoglalhatja). Pontosabban, ha megduplázzuk egy mereven tartalmazott gázminta Kelvin-hőmérsékletét, akkor a területenkénti másodpercenkénti ütközések száma a 2 négyzetgyökével nő, és átlagosan az ütközések lendülete a 2 négyzetgyökével nő. nettó hatása az, hogy a nyomás megduplázódik, ha a tartály nem nyúlik meg, vagy a térfogat megduplázódik, ha a tartály megnő, hogy ne emelkedjen a nyomás.

Tehát azt mondhatnánk, hogy Charles “Law leírja, hogy a hőlégballonok elég könnyű legyen ahhoz, hogy felemelkedjen, és miért akadályozza meg a hőmérsékleti inverzió a légköri konvekciós áramokat, és hogyan működhet egy gázminta abszolút hőmérőként.