A Charles-törvény egy gáztörvény, amely a térfogatot a hőmérséklethez viszonyítja. A törvényt Jacques Charles francia feltalálóról és tudósról nevezték el. Kísérletei révén megállapította, hogy egy gáz térfogata lineárisan nő a hőmérséklet növekedésével. Bár a törvény felfedezése az 1700-as évek végére nyúlik vissza, mindennapi tevékenységeinkben is találkozhatunk alkalmazásaival és példáival. Íme néhány valós példa a törvényre.
Hőlégballon
A léggömb a Charles-törvény klasszikus példája. Valójában maga Charles is léggömbös volt, és egyike volt azon keveseknek, akik az első hidrogénballonnal repültek a párizsi Champ de Marson.
A léggömb működési elve egyszerű. Egy zsákból vagy borítékból, az utasok szállítására szolgáló kosárból és egy üzemanyagforrásból, például propánból áll. Az üzemanyag begyújtásakor a borítékban lévő levegő felmelegszik. Ez a forró levegő a Charles-törvény szerint kitágul. A levegő hőmérsékletének növekedésével a levegő térfogata is növekszik, és ennek következtében a sűrűsége csökken. Ezáltal a burkolat könnyebbé válik, mint az azt körülvevő légköri levegő. A felhajtóerő a könnyebb burkot a levegőben felfelé nyomja, és az repül.
Az emberi tüdő
Az emberi tüdő szivacsos, levegővel telt szerv, fontos szerepet játszik a légzésben. A levegő beáramlik, amikor a tüdő kitágul, és kiáramlik, amikor összehúzódik.
Télen a levegő hőmérséklete csökken. Ennek következtében a testben lévő levegő hőmérséklete is csökken. A Charles-törvény szerint a térfogat egyenesen arányos a hőmérséklettel. Ennélfogva a levegő térfogata a hőmérséklettel együtt csökken. Ez összezsugorítja a tüdőt, és az olyan fizikai tevékenységek, mint a kocogás, nehézzé válnak a fagyos téli napokon.
Pocsolyaúszók
Kisgyermekként mindannyian használtunk medenceúszót az úszásoktatás során. A medenceúszók levegővel vannak töltve, ami miatt sokkal kisebb a sűrűségük, mint a vízé.
Mikor a víz hűvösebb, mint a levegő. Az úszókban lévő levegő összezsugorodik, mert az úszók belsejében lévő levegő hőmérséklete csökken. A fordított jelenség forró nyári napokon figyelhető meg, amikor a víz sokkal melegebb. Forró éghajlaton Az úszóúszókban lévő levegő hőmérséklete megnő, és túlságosan felfújódnak.
Ping-pong labdák
A ping-pong vagy asztalitenisz nemzetközi sport, amely többek között Kínában, Ausztriában, Fehéroroszországban, Németországban és Hongkongban híres.
A ping-pong labdákkal gyakori probléma, hogy erős ütésnek vagy nyomásnak kitéve behorpadhatnak. Ennek a horpadt labdának a kijavítására gyakori módszer, ha a labdát meleg vízbe merítjük. A bemerítéskor a labda belsejében lévő levegő hőmérséklete megemelkedik, és a Charles-törvény szerint a levegő kitágul. A labda felfújódik, és a horpadások kijavításra kerülnek.
A gumik
Az érintetlen járművek gumiját a fagyos téli napokon leeresztik, míg a forró nyári napokon felfújják. Ez a szokatlan viselkedés a Charles-törvénynek köszönhető. Télen az alacsony hőmérséklet miatt a gumiabroncsban lévő levegő lehűl, és összezsugorodik. Míg forró napokon a levegő a hőmérséklettel együtt tágul.
Héliumlufi
A gumiabroncsokhoz hasonlóan a héliumlufi is tágul és összehúzódik a környező hőmérséklet változásával. Ha havas időben kiveszünk egy léggömböt, az összeroskad. Ha ugyanezt a lufit visszavisszük egy meleg szobába, visszanyeri eredeti alakját.
Sütés
Konyháinkban is találkozhatunk Charles törvényével. Finom pékáruink, mint a kenyér, sütemények nem lennének szivacsosak és puhák élesztő nélkül. Az élesztő a gombákhoz tartozó kovászanyag. A tésztában lévő cukrokat szén-dioxid gázzá alakítja. A kenyér és a sütemények sütésekor ez az átalakulás felgyorsul. A felszabaduló gáz a sütőben a magas hőmérséklet miatt kitágul. Ans ez a tágulás adja a kenyér és a sütemények szivacsos megjelenését.
Társcikkek
- Károly törvénye
- A Károly törvényének egyenlete
- A Károly törvényének grafikonjai