一定の圧力で、理想的なガスの特定の質量の体積は、その絶対温度に直接比例します。
これがより簡単な用語での意味です:
* 直接比例: ガスの温度が上昇すると、その体積は比例して増加します。 同様に、温度が低下すると、体積は比例して減少します。
* 絶対温度: ケルビン(k)で測定された温度について話している。 ケルビンは、すべての分子運動が停止するポイントである絶対ゼロから始まります。摂氏(°C)からケルビン(k)に変換するには、式を使用します:k =°C + 273.15
* 一定の圧力: この法律は、ガスの圧力が一定のままである場合にのみ適用されます。
それがどのように機能するか:
空気で満たされた風船を想像してみてください。内部の空気分子は、バルーンの壁と絶えず動いており、衝突しており、圧力を引き起こしています。風船を加熱すると、空気分子がより速く動きます。彼らは、より頻繁に、より大きな力で風船の壁と衝突します。この増加した力はバルーンを拡大し、その量を増やします。
数学的表現:
チャールズの法律は数学的に表現できます。
v₁/t₁=v₂/t₂
どこ:
*V₁は初期ボリュームです
*t₁はケルビンの初期温度です
*V₂は最終ボリュームです
*t₂はケルビンの最終温度です
例:
20°C(293.15 k)の温度で1リットルのボリュームを持つバルーンがあるとしましょう。バルーンを40°C(313.15 K)に加熱します。新しいボリュームは何ですか?
チャールズの法律の使用:
1 l / 293.15 k =v₂ / 313.15 k
v₂を解決する、私たちは取得します:
V₂≈1.07l
したがって、温度が20°Cから40°Cに上昇すると、風船の体積は約1.07リットルに増加します。
重要な注意:
チャールズの法律は理想的なガス法であり、理想的なガスに適用されます。実際のガスは、非常に高い圧力または低温でこの行動から逸脱する可能性があります。