Charlesin laki on kaasulaki, joka suhteuttaa tilavuuden lämpötilaan. Laki on nimetty Jacques Charlesin mukaan, joka oli ranskalainen keksijä ja tiedemies. Hän havaitsi kokeellaan, että kaasun tilavuus kasvaa lineaarisesti lämpötilan noustessa. Vaikka lain keksiminen juontaa juurensa 1700-luvun lopulle, voimme nähdä sen sovelluksia ja esimerkkejä jokapäiväisessä toiminnassamme. Seuraavassa on muutamia todellisia esimerkkejä laista.
Kuumailmapallo
Lentopallo on klassinen esimerkki Charlesin laista. Itse asiassa Kaarle itse oli ilmapalloilija, ja hän oli yksi niistä harvoista, jotka lensivät ensimmäisellä vetypallolla Champ de Marsilla Pariisissa.
Kuumailmapallon toimintaperiaate on yksinkertainen. Se koostuu pussista tai kuoresta, matkustajia kuljettavasta korista ja polttoainelähteestä, kuten propaanista. Polttoaineen syttyessä kuoren sisällä oleva ilma kuumenee. Kuuma ilma laajenee Charlesin lain mukaisesti. Ilman lämpötilan kasvaessa myös ilman tilavuus kasvaa ja sen tiheys pienenee. Tämä tekee vaipasta kevyemmän kuin sitä ympäröivä ilmakehän ilma. Vetovoima työntää kevyemmän kuoren ilmaan ja se lentää.
Ihmisen keuhkot
Ihmisen keuhkot ovat sienimäisiä ilmatäytteisiä elimiä, joilla on tärkeä rooli hengityksessä. Ilma virtaa sisään, kun keuhkot laajenevat, ja ulos, kun ne supistuvat.
Talvella ilman lämpötila laskee. Tämän seurauksena myös ilman lämpötila kehon sisällä laskee. Charlesin lain mukaan tilavuus on suoraan verrannollinen lämpötilaan. Näin ollen ilman tilavuus pienenee lämpötilan myötä. Se kutistaa keuhkoja ja fyysiset aktiviteetit, kuten lenkkeily, vaikeutuvat pakkasilla talvipäivinä.
Altaan kellukkeet
Pikkulapsena olemme kaikki käyttäneet uima-altaan kelluketta uimaopetuksen aikana. Allas kellukkeet on täytetty ilmalla, joka tekee niistä paljon vähemmän tiheitä kuin vesi.
Kun vesi on ilmaa viileämpää. Uimakellukkeissa oleva ilma kutistuu, koska kellukkeiden sisällä olevan ilman lämpötila laskee. Päinvastainen ilmiö havaitaan kuumina kesäpäivinä, kun vesi on paljon lämpimämpää. Kuumassa ilmastossa Uimakellukkeiden sisällä olevan ilman lämpötila nousee, ja ne täyttyvät liikaa.
Ping-pong-pallot
Ping-pong eli pöytätennis on kansainvälinen urheilulaji, joka on kuuluisa muun muassa Kiinassa, Itävallassa, Valko-Venäjällä, Saksassa ja Hongkongissa.
Pingispallojen yleinen ongelma on se, että ne voivat saada lommon, kun ne altistuvat voimakkaalle iskulle tai paineelle. Yleinen menetelmä tämän lommoisen pallon korjaamiseksi on upottaa pallo lämpimään veteen. Upotettaessa pallon sisällä olevan ilman lämpötila nousee, ja Charlesin lain mukaisesti ilma laajenee. Pallo puhalletaan täyteen ja lommot korjataan.
Renkaat
Koskemattomien ajoneuvojen renkaat puhalletaan tyhjiksi pakkasilla talvipäivinä ja puhalletaan kuumina kesäpäivinä. Tämä epätavallinen käyttäytyminen johtuu Charlesin laista. Talvella alhaisen lämpötilan vuoksi renkaan sisällä oleva ilma jäähtyy, ja renkaat kutistuvat. Kuumina päivinä ilma laajenee lämpötilan myötä.
Heliumilmapallo
Renkaiden tapaan myös heliumilmapalloissa tapahtuu laajenemista ja supistumista ympäröivän lämpötilan muuttuessa. Jos otat ilmapallon ulos lumisella säällä, se murenee. Kun sama ilmapallo viedään takaisin lämpimään huoneeseen, se saa takaisin alkuperäisen muotonsa.
Leivonta
Charlesin laki näkyy myös keittiössämme. Herkulliset leipomotuotteemme, kuten leipä ja kakut, eivät olisi vaahtomaisia ja pehmeitä ilman hiivaa. Hiiva on sieniin kuuluva hapatusaine. Se muuttaa taikinassa olevat sokerit hiilidioksidikaasuksi. Kun leipää ja kakkuja paistetaan, tämä muuntuminen nopeutuu. Vapautuva kaasu laajenee uunissa vallitsevien korkeiden lämpötilojen vuoksi. Ans tämä laajeneminen antaa leivälle ja leivonnaisille sienimäisen ulkonäön.
Yhteenliittyvät artikkelit
- Charlesin laki
- Charlesin lain yhtälö
- Charlesin lain kaaviot
Karlesin lain kaavioita