La loi de Charles est une loi sur les gaz qui relie le volume à la température. La loi est nommée d’après Jacques Charles, qui était un inventeur et un scientifique français. Il a découvert par son expérience que le volume d’un gaz augmente linéairement avec l’augmentation de la température. Bien que la découverte de la loi remonte à la fin des années 1700, nous pouvons voir ses applications et ses exemples dans nos activités quotidiennes. Voici quelques exemples réels de la loi.
Montgolfière
Un ballon à air est un exemple classique de la loi de Charles. En fait, Charles lui-même était aérostier et fut l’un des rares à faire voler le premier ballon à hydrogène au Champ de Mars à Paris.
Le principe de fonctionnement d’une montgolfière est simple. Il se compose d’un sac ou d’une enveloppe, d’une nacelle pour transporter les passagers, et d’une source de carburant comme le propane. A l’allumage du combustible, l’air à l’intérieur de l’enveloppe se réchauffe. Cet air chaud se dilate selon la loi de Charles. Lorsque la température de l’air augmente, le volume de l’air augmente également et, par conséquent, la densité diminue. L’enveloppe est donc plus légère que l’air atmosphérique qui l’entoure. La force de flottaison pousse l’enveloppe plus légère dans l’air et elle vole.
Poumons humains
Les poumons humains sont des organes spongieux remplis d’air jouent un rôle important dans la respiration. L’air entre quand les poumons se dilatent et sort quand ils se contractent.
En hiver, la température de l’air diminue. En conséquence, la température de l’air à l’intérieur du corps diminue également. Selon la loi de Charles, le volume est directement proportionnel à la température. Par conséquent, le volume de l’air diminue avec la température. Cela rétrécit les poumons et les activités physiques comme le jogging deviennent difficiles dans les jours d’hiver glacials.
Flotteurs de piscine
En tant que bambin, nous avons tous utilisé un flotteur de piscine pendant les leçons de natation. Les flotteurs de piscine sont remplis d’air qui les rend beaucoup moins denses que l’eau.
Lorsque l’eau est plus froide que l’air. L’air des flotteurs de natation se rétrécit en raison d’une diminution de la température de l’air à l’intérieur des flotteurs. Le phénomène inverse est observé pendant les chaudes journées d’été, lorsque l’eau est beaucoup plus chaude. Dans un climat chaud, La température de l’air à l’intérieur des flotteurs de natation augmente, et ils se gonflent trop.
Balles de ping-pong
Le ping-pong ou tennis de table est un sport international célèbre en Chine, en Autriche, en Biélorussie, en Allemagne et à Hong Kong, pour n’en citer que quelques-uns.
Un problème courant avec les balles de ping-pong est qu’elles peuvent se cabosser lorsqu’elles sont exposées à un coup fort ou à une pression. Une méthode courante pour réparer cette balle cabossée consiste à immerger la balle dans de l’eau chaude. Lors de l’immersion, la température de l’air à l’intérieur de la balle augmente, et selon la loi de Charles, l’air se dilate. La balle est gonflée et les bosses sont réparées.
Tyres
Les pneus des véhicules intacts se dégonflent pendant les jours d’hiver glacials alors qu’ils se gonflent pendant les jours d’été chauds. Ce comportement inhabituel est dû à la loi de Charles. En hiver, en raison des basses températures, l’air à l’intérieur d’un pneu se refroidit, et ils se rétrécissent. Alors que dans les jours chauds, l’air se dilate avec la température.
Ballon à l’hélium
Comme les pneus, les ballons à l’hélium connaissent aussi une expansion et une contraction avec le changement de la température environnante. Si vous sortez un ballon par un jour de neige, il s’effrite. Lorsque le même ballon est ramené dans une pièce chaude, il reprend sa forme initiale.
Pâtisserie
Nous pouvons voir la loi de Charles dans nos cuisines également. Nos délicieux produits de boulangerie comme le pain, les gâteaux ne seraient pas spongieux et moelleux sans la levure. La levure est un agent levant appartenant aux champignons. Elle transforme les sucres de la pâte en gaz carbonique. Lorsque le pain et les gâteaux sont cuits, cette conversion est accélérée. Le gaz libéré se dilate à cause des températures élevées du four. Ans cette expansion, le pain et les gâteaux ont un aspect spongieux.
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