ジョセフ モンゴルフィエとエティエンヌ モンゴルフィエは、1783 年 6 月に、長さ 30 フィート [30 フィート] の気球を空に飛ばして、最初の熱気球を作成しました。地面に順応するために、エンベロープは地面から 1.5 キロメートル上を移動する必要がありました。この言葉はすぐにフランス全土に広まりました。ジャック・アレクサンドル・セザール・シャルルは飛行機のことを聞くとすぐに畏敬の念を抱き、彼の気球について同じ調査を行い、シャルルの法則を思いつきました。 5 つの気球にさまざまな気体を充填しましたが、体積と圧力は同じでした。ジャック・シャルルは簡単な実験を行いました。つまり、華氏 80 度 [摂氏 80 度] 未満でした。彼は、それらがすべて同じように成長したことを観察しました.
チャールズ ローとは
シャルルの法則は、気体の体積が一定の圧力で全温度に正比例することを示しています。この法則はまた、ケルビンの温度と体積は、乾燥ガス サンプルにかかる圧力に正比例すると述べています。
数式
チャールズの法則の公式は、
VI /TI=VF /TF
VI =初期ボリューム
VF=最終巻
TI=初期温度
TF=最終温度
これらは華氏や摂氏ではなく、ケルビンで測定された絶対温度であることを理解することが重要です。
説明
物理学教授のジェームズ・クラーク・マクスウェルは、この現象の疑似説明を思いつきました。彼は、気体が占める空間の体積は、その粒子の速度によって決まると主張しました。含まれている粒子は、絶えずつまずき、互いに衝突しています。コンテナ内では、多数のガス粒子の高速攻撃が多くのエネルギーを消費します。この圧力は力の結果です。衝撃力が小さいにもかかわらず、このような衝突は、組み合わせてコンテナ領域に大きな圧力をかける可能性があります.
1 平方インチのゴムは、ヘリウム気球内で毎秒最大 1 マイルの速度で移動する、毎秒約 10 億 2400 万個のヘリウム原子に衝突します。ガスの圧力は、「ガス圧」と表現される場合があります。衝撃の大きさと特定の領域に作用する力は、周囲の空間のガス圧に正比例します。その結果、意見の相違が多ければ多いほど、ストレスが大きくなります。研究を通して発見されたように、粒子の運動と衝突頻度は両方ともガス温度の影響を受けます。別の言い方をすれば、加熱されたガスは壁により大きな応力を及ぼし、より高い圧力を発生させるため、より高い圧力が発生します。それがゲイ・リュサックの法則と呼ばれる理由です:
シャルルの法則に関する重要な注意事項
容器の容量がよりきつく、または変化しない場合、温度が上昇するにつれて容器内の圧力が上昇します。これの良い例は、ピストンを押したり引いたりすると蒸気や熱風を放出するエアポンプに見られるかもしれません。となると、ボールはどうでしょうか。この加熱されたガスがボールと接触すると、圧力が上昇しますが、それは個別のジャンプでのみ上昇し、体積を単一の固定数値に制限します.高エネルギー粒子の爆発がゴムを外側に押し出し、膨張させます。正しい方法でチャールズ法を遵守する。
チャールズの法則の適用
ほとんどの人は、熱気球でシャルルの法則を採用しています。チャールズ自身は、これらの事業の 1 つについて心に抱いていたイメージによって、インフレの原因を検討するよう促されました。液体に浮かぶアイテムは、除去する液体の量よりも重量が軽い場合にのみ可能です。あるいは、アイテムの厚さが、浮かせようとしている液体の厚さよりも大きい場合、アイテムは浮きます。熱気球の機能の概要は、シャルルの法則に記載されています。チャールズの法則によれば、加熱されたガスで満たされたバルーンを充填すると、体積が増加するはずです。体積が大きくなったために冷気より密度が低くなるため、気球は周囲の空気の重さによって体積が減少すると上昇します。さらに、これは、ヘリウム気球が華氏 0 度以下の温度にさらされると収縮する理由を説明するのに役立ちます。家の中の古い空気は自然に表面に上がり、外の冷たい空気に逃げます。冷たい空気の分子はゆっくりと移動し、より多くのスペースを占めるため、暖かい空気が移動している間は内圧が低下します。風船内の温度が下がると、風船の体積は減少します。
パンクしたタイヤ:これはおそらく、シャルルの法則で 2 番目によく引用される用途です。このルールは、夏の暑さでタイヤが動かなくなったときにタイヤから出てくる太いチューブの原因です。温度が上昇すると、タイヤが膨張し、熱がチューブに流れ込むため、タイヤが故障したり、完全に漏れたりします。衝撃によって発生する避けられない熱放散によってタイヤがさらに膨張すると、タイヤはいつでも破裂する可能性があります。無知と継続的なサイクリングは、非常に深刻な結果につながる可能性があります。タイヤは頻繁に点検する必要があります。
自動車のエンジンのピストンの真上に液体がないか液体がある場合は常に、一連のピストンが上下に並んでいます。クランクシャフトがピストンの両端に異常に取り付けられているため、ピストンは穴の周りで上下することができます。車には、このクランクシャフトに 2 組の後輪が取り付けられているため、ロッドが回転すると、両方の車輪が連動して動きます。燃焼は、エンジン内のピストンを駆動する大量のガスを生成します。燃える炎から熱が放射される。温度が上昇すると、変換されたガスからの熱粒子が動いているピストンと衝突します。次に、自動車を正しい方向に押します。
結論
シャルルの法則は、高温低圧の気体にのみ適用されます。体積と温度の関係は、高圧では自然に一致しません。高圧では、分子間の抵抗力が劇的に増加し、体積が増加します。
