Charles’ lov er en gaslov, der relaterer volumen til temperatur. Loven er opkaldt efter Jacques Charles, som var en fransk opfinder og videnskabsmand. Han fandt gennem sit eksperiment ud af, at volumenet af en gas stiger lineært med en stigning i temperaturen. Selv om opdagelsen af loven går tilbage til slutningen af 1700-tallet, kan vi se dens anvendelser og eksempler i vores daglige aktiviteter. Her er nogle eksempler på loven fra det virkelige liv.
Varmluftballon
En luftballon er et klassisk eksempel på Charles’ lov. Charles var faktisk selv ballonist og var en af de få, der fløj den første brintballon på Champ de Mars i Paris.
Funktionsprincippet for en luftballon er simpelt. Den består af en pose eller en kuvert, en kurv til at transportere passagerer og en brændstofkilde som f.eks. propan. Ved antændelse af brændstoffet opvarmes luften inde i kuverten. Denne varme luft udvider sig i henhold til Charles’ lov. Efterhånden som luftens temperatur stiger, stiger luftens volumen også, og densiteten falder derfor. Dette gør konvolutten lettere end den atmosfæriske luft, der omgiver den. Opdriftskraften skubber den lettere kuvert op i luften, og den flyver.
Menneskelige lunger
De menneskelige lunger er svampede luftfyldte organer, der spiller en vigtig rolle i respirationen. Luften strømmer ind, når lungerne udvider sig, og strømmer ud, når de trækker sig sammen.
I vinterhalvåret falder luftens temperatur. Som en konsekvens heraf falder temperaturen i luften inde i kroppen også. I henhold til Charles’ lov er volumen direkte proportional med temperaturen. Derfor falder luftens volumen i takt med temperaturen. Det trækker lungerne sammen, og fysiske aktiviteter som f.eks. jogging bliver vanskelige på kolde vinterdage.
Puljeflydere
Som småbørn har vi alle sammen brugt en puljeflyder under svømmeundervisningen. Pool floats er fyldt med luft, der gør dem meget mindre tætte end vand.
Når vand er koldere end luft. Luften i svømmefødder krymper på grund af et fald i temperaturen i luften inde i svømmefødderne. Det omvendte fænomen observeres på varme sommerdage, når vandet er meget varmere. I et varmt klima stiger temperaturen på luften inde i svømmefødderne, og de bliver overopblæste.
Pingpongbolde
Pingpong eller bordtennis er en international sport, der er berømt i bl.a. Kina, Østrig, Hviderusland, Tyskland og Hongkong for blot at nævne nogle få.
Et almindeligt problem med bordtennisbolde er, at de kan få en bule, når de udsættes for et kraftigt slag eller tryk. En almindelig metode til at reparere denne bulede bold er at lægge bolden i varmt vand. Ved nedsænkning stiger temperaturen i luften inde i bolden, og som følge af Charles’ lov udvider luften sig. Bolden pustes op, og buler repareres.
Dæk
Dæk på uberørte køretøjer bliver tømt for luft i løbet af kolde vinterdage, mens de bliver oppustet i løbet af varme sommerdage. Denne usædvanlige adfærd skyldes Charles’ lov. Om vinteren bliver luften i et dæk køligere på grund af de lave temperaturer, og de krymper derfor. På varme dage udvider luften sig med temperaturen.
Heliumballon
Som dæk oplever heliumballoner også udvidelse og sammentrækning ved ændringer i den omgivende temperatur. Hvis man tager en ballon ud på en snedækket dag, smuldrer den. Når den samme ballon bringes tilbage til et varmt rum, får den sin oprindelige form igen.
Bagning
Vi kan også se Charles’ lov i vores køkkener. Vores lækre bageriprodukter som brød og kager ville ikke være svampede og bløde uden gær. Gær er et hævemiddel, der hører til svampene. Det omdanner sukkerstoffer i dejen til kuldioxidgas. Når brød og kager bages, fremskyndes denne omdannelse. Den gas, der frigøres, udvider sig på grund af de høje temperaturer i ovnen. Ans denne ekspansion giver brød og kager et svampet udseende.
Associerede artikler
- Charles’ lov
- Ligningen for Charles’ lov
- Grafer af Charles’ lov
- Grafer af Charles’ lov