La legge di Charles è una legge sui gas che mette in relazione il volume con la temperatura. La legge prende il nome da Jacques Charles, che era un inventore e scienziato francese. Ha scoperto attraverso il suo esperimento che il volume di un gas aumenta linearmente con un aumento della temperatura. Anche se la scoperta della legge risale alla fine del 1700, possiamo vedere le sue applicazioni ed esempi nelle nostre attività quotidiane. Ecco alcuni esempi di vita reale della legge.
Mongolfiera
Una mongolfiera è un classico esempio della legge di Charles. Infatti, Charles stesso era un mongolfiera e fu uno dei pochi che fece volare il primo pallone ad idrogeno al Campo di Marte a Parigi.
Il principio di funzionamento di un pallone ad aria è semplice. Consiste in una borsa o un involucro, una cesta per trasportare i passeggeri, e una fonte di combustibile come il propano. All’accensione del combustibile, l’aria all’interno dell’involucro si riscalda. Quest’aria calda si espande secondo la legge di Charles. Quando la temperatura dell’aria aumenta, anche il volume dell’aria aumenta e, di conseguenza, la densità diminuisce. Questo rende l’involucro più leggero dell’aria atmosferica che lo circonda. La forza di galleggiamento spinge l’involucro più leggero verso l’alto nell’aria, ed esso vola.
Polmoni umani
I polmoni umani sono organi spugnosi pieni d’aria che hanno un ruolo importante nella respirazione. L’aria entra quando i polmoni si espandono e esce quando si contraggono.
In inverno, la temperatura dell’aria diminuisce. Di conseguenza, anche la temperatura dell’aria all’interno del corpo diminuisce. Secondo la legge di Charles, il volume è direttamente proporzionale alla temperatura. Quindi, il volume dell’aria diminuisce con la temperatura. Questo restringe i polmoni e le attività fisiche come il jogging diventano difficili nelle gelide giornate invernali.
Galleggianti da piscina
Quando eravamo bambini, tutti abbiamo usato un galleggiante da piscina durante le lezioni di nuoto. I galleggianti da piscina sono pieni di aria che li rende molto meno densi dell’acqua.
Quando l’acqua è più fredda dell’aria. L’aria nei galleggianti da piscina si restringe a causa di una diminuzione della temperatura dell’aria all’interno dei galleggianti. Il fenomeno inverso si osserva durante le calde giornate estive quando l’acqua è molto più calda. In un clima caldo, la temperatura dell’aria all’interno dei galleggianti da nuoto aumenta, ed essi si gonfiano eccessivamente.
Palline da ping-pong
Il ping-pong o tennis da tavolo è uno sport internazionale famoso in Cina, Austria, Bielorussia, Germania e Hong Kong, per nominarne solo alcuni.
Un problema comune con le palline da ping-pong è che possono ammaccarsi quando sono esposte ad un forte colpo o pressione. Un metodo comune per riparare questa palla ammaccata è quello di immergere la palla in acqua calda. Durante l’immersione, la temperatura dell’aria all’interno della pallina aumenta e, secondo la legge di Charles, l’aria si espande. La palla si gonfia e le ammaccature vengono riparate.
Tirelli
I pneumatici dei veicoli intatti si sgonfiano durante i giorni di freddo invernale mentre si gonfiano nei caldi giorni estivi. Questo comportamento insolito è dovuto alla legge di Charles. In inverno, a causa delle basse temperature, l’aria all’interno di un pneumatico si raffredda e si restringe. Mentre nei giorni caldi, l’aria si espande con la temperatura.
Palloncino di elio
Come i pneumatici, anche i palloncini di elio subiscono l’espansione e la contrazione con il cambiamento della temperatura circostante. Se si porta fuori un palloncino in un giorno di neve, si sgretola. Quando lo stesso palloncino viene riportato in una stanza calda, riacquista la sua forma originale.
Cottura
La legge di Charles la possiamo vedere anche nelle nostre cucine. I nostri deliziosi prodotti da forno come il pane e le torte non sarebbero spugnosi e morbidi senza il lievito. Il lievito è un agente lievitante appartenente ai funghi. Converte gli zuccheri nell’impasto in anidride carbonica. Quando il pane e i dolci vengono cotti, questa conversione viene accelerata. Il gas che si libera si espande a causa delle alte temperature del forno. Questa espansione dà al pane e ai dolci un aspetto spugnoso.
Articoli associati
- La legge di Charles
- L’equazione della legge di Charles
- Grafici della legge di Charles