Charles’s law is a gas law relates volume to temperature. Zákon je pojmenován po Jacquesu Charlesovi, který byl francouzským vynálezcem a vědcem. Svým pokusem zjistil, že objem plynu se lineárně zvětšuje s rostoucí teplotou. Přestože objev zákona pochází z konce 17. století, můžeme se s jeho aplikacemi a příklady setkat při našich každodenních činnostech. Zde je několik reálných příkladů tohoto zákona.
Horkovzdušný balón
Klasickým příkladem platnosti Karlova zákona je vzduchový balón. Ostatně sám Charles byl balonář a jako jeden z mála vzlétl s prvním vodíkovým balonem na Champ de Mars v Paříži.
Princip fungování vzduchového balonu je jednoduchý. Skládá se z vaku nebo obálky, koše pro přepravu cestujících a zdroje paliva, například propanu. Po zapálení paliva se vzduch uvnitř obálky zahřeje. Tento horký vzduch se rozpíná podle Charlesova zákona. S rostoucí teplotou vzduchu se zvětšuje i jeho objem a následně klesá hustota. Tím se obálka stává lehčí než okolní atmosférický vzduch. Vztlaková síla tlačí lehčí obálku do vzduchu a ta letí.
Lidské plíce
Lidské plíce jsou houbovité orgány naplněné vzduchem, hrají důležitou roli při dýchání. Při jejich rozpínání vzduch proudí dovnitř a při jejich smršťování proudí ven.
V zimě se teplota vzduchu snižuje. V důsledku toho se snižuje i teplota vzduchu uvnitř těla. Podle Charlesova zákona uvádí, že objem je přímo úměrný teplotě. Objem vzduchu se tedy s teplotou zmenšuje. To zmenšuje plíce a fyzické aktivity, jako je například běhání, se v mrazivých zimních dnech stávají obtížnými.
Plavky v bazénu
Všichni jsme jako malí při výuce plavání používali plovák v bazénu. Bazénové plováky jsou naplněny vzduchem, díky kterému mají mnohem menší hustotu než voda.
Když je voda chladnější než vzduch. Vzduch v plovácích se smršťuje v důsledku poklesu teploty vzduchu uvnitř plováků. Opačný jev pozorujeme během horkých letních dnů, kdy je voda mnohem teplejší. V horkém podnebí se teplota vzduchu uvnitř plováků zvyšuje a plováky se nadměrně nafukují.
Pingpongové míčky
Pingpong neboli stolní tenis je mezinárodní sport známý například v Číně, Rakousku, Bělorusku, Německu a Hongkongu.
Častým problémem pingpongových míčků je, že se mohou při vystavení silnému úderu nebo tlaku promáčknout. Běžnou metodou opravy tohoto promáčknutí je ponoření míčku do teplé vody. Při ponoření se zvýší teplota vzduchu uvnitř míčku a podle Charlesova zákona se vzduch rozpíná. Míč se nafoukne a promáčkliny se opraví.
Pneumatiky
Pneumatiky nedotčených vozidel se během mrazivých zimních dnů vypouštějí, zatímco v horkých letních dnech se nafukují. Toto neobvyklé chování je způsobeno Charlesovým zákonem. V zimě se v důsledku nízkých teplot vzduch v pneumatice ochladí a ta se smrští. Zatímco v horkých dnech se vzduch s teplotou rozpíná.
Héliový balón
Stejně jako u pneumatik dochází i u heliových balónů k rozpínání a smršťování se změnou okolní teploty. Pokud balónek vynesete ven za zasněženého dne, rozpadne se. Když tentýž balónek přeneseme zpět do teplé místnosti, získá opět svůj původní tvar.
Pečení
S Charlesovým zákonem se můžeme setkat i v našich kuchyních. Naše chutné pečivo, jako je chléb, koláče, by bez droždí nebylo vláčné a měkké. Droždí je kvásek patřící mezi houby. Přeměňuje cukry v těstě na plynný oxid uhličitý. Při pečení chleba a koláčů se tato přeměna urychluje. Uvolňující se plyn se vlivem vysokých teplot v peci rozpíná. Odpověď na tuto expanzi dává chlebu a koláčům houbovitý vzhled.
Související články
- Charlesův zákon
- Rovnice Charlesova zákona
- Grafy Charlesova zákona
.