Ce este legea lui Charles?
Theodore G. Lindeman, profesor și președintele departamentului de chimie al Colorado College din Colorado Springs, oferă această explicație:
The principiul fizic cunoscut sub numele de legea lui Charles afirmă că volumul unui gaz este egal cu o valoare constantă înmulțită cu temperatura sa măsurată pe scara Kelvin (zero Kelvin corespunde la -273,15 grade Celsius).
Legea „s numele îl onorează pe pionierul balonist Jacques Charles, care în 1787 a făcut experimente cu privire la modul în care volumul gazelor depindea de temperatură. Ironia este că Charles nu a publicat niciodată lucrarea pentru care este amintit și nici nu a fost primul sau ultimul care a făcut această descoperire. De fapt, Guillaume Amontons făcuse aceleași tipuri de experimente cu 100 de ani mai devreme și Joseph Gay-Lussac în 1808 a făcut măsurători definitive și a publicat rezultate care arată că fiecare gaz pe care l-a testat respectă această generalizare.
este destul de surprinzător faptul că zeci de substanțe diferite ar trebui să se comporte exact la fel, așa cum acești oameni de știință au descoperit că s-au comportat diferite gaze. Explicația acceptată, prezentată de James Clerk Maxwell în jurul anului 1860, este că cantitatea de spațiu pe care o ocupă un gaz depinde pur și simplu de mișcarea moleculelor de gaz. În condiții tipice, moleculele de gaz sunt foarte departe de vecinii lor și sunt atât de mici încât volumul lor este neglijabil. Ei împing în afară pe baloane sau pistoane sau baloane, pur și simplu, sărind de pe acele suprafețe la viteză mare. În interiorul unui balon de heliu, aproximativ 1024 (un milion de milioane de milioane de) atomi de heliu pătrund în fiecare centimetru pătrat de cauciuc în fiecare secundă, la viteze de aproximativ o milă pe secundă!
Atât viteza, cât și frecvența cu care moleculele de gaz ricoșează pereții containerului depind de temperatură, motiv pentru care gazele mai fierbinți fie împing mai tare împotriva pereților (presiune mai mare), fie ocupă volume mai mari (câteva molecule rapide pot ocupa spațiul multor molecule lente). Mai exact, dacă dublăm temperatura Kelvin a unui eșantion de gaz conținut rigid, numărul de coliziuni pe unitate de suprafață pe secundă crește cu rădăcina pătrată de 2 și, în medie, impulsul acestor coliziuni crește cu rădăcina pătrată de 2. Deci efectul net este că presiunea se dublează dacă recipientul nu se întinde sau volumul se dublează dacă recipientul se mărește pentru a menține presiunea să nu crească.
Deci am putea spune că legea lui Charles descrie modul în care baloanele de aer cald obțineți suficientă lumină pentru a vă ridica și de ce o inversare a temperaturii previne curenții de convecție în atmosferă și modul în care o probă de gaz poate funcționa ca un termometru absolut.