シャルルの法則の実例

シャルルの法則は気体の法則で、体積と温度を関係づけている。 この法則は、フランスの発明家であり科学者であったジャック・シャルルの名にちなんで名づけられた。 彼は実験によって、気体の体積が温度の上昇に伴って直線的に増加することを発見した。 この法則の発見は1700年代後半にさかのぼりますが、私たちは日常生活の中でその応用や事例を目にすることができます。 ここでは、その実例をいくつかご紹介します。

熱気球

気球はシャルルの法則の典型的な例といえます。 実際、シャルル自身も気球乗りで、パリのシャン・ド・マルスで最初の水素気球を飛ばした数少ない一人だった。

Hot air balloon is an example of Charles's law
A hot air balloon

air balloon の動作原理は簡単で、熱気球は、熱気球と同じような動作をする。 袋や封筒、乗客を乗せるかご、そしてプロパンなどの燃料から構成されています。 燃料に点火すると、封筒の中の空気が加熱されます。 この熱い空気は、シャルルの法則に従って膨張する。 空気の温度が上がると、空気の体積も増え、その結果、密度が小さくなる。 このため、包囲網は周囲の大気より軽くなります。

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Human lungs

人間の肺はスポンジ状の空気で満たされた器官で、呼吸に重要な役割を担っている。 7665>

 人間の肺はシャルルの法則の完全な例です。
人間の肺

冬になると、空気の温度が下がります。 その結果、体内の空気の温度も下がります。 シャルルの法則によると、体積は温度に正比例します。 従って、気温の上昇とともに空気の体積は減少します。

プールフロート

幼児期には、水泳の授業でプールのフロートを使ったことがありますね。 プールフロートは空気で満たされているため、水よりもはるかに密度が低くなります。

Pool floats
Pool floats in a swimming pool

水が空気より冷たいとき。 浮き輪の中の空気の温度が下がるため、浮き輪の中の空気が縮みます。 一方、夏の暑い日には、水の温度が高くなるため、逆の現象が起こります。

ピンポン玉

ピンポンや卓球は、中国、オーストリア、ベラルーシ、ドイツ、香港などで有名な国際的なスポーツである。

A ping-pong ball with rackets
A ping-pong ball with rackets

ピンポン玉の共通の問題は、強い衝撃や圧力にさらされると、ボールがへこむことがあることだ。 このへこんだボールを直すには、ボールをぬるま湯に浸すのが一般的な方法です。 水に浸すと、ボール内の空気の温度が上昇し、シャルルの法則にしたがって空気が膨張します。

タイヤ

手付かずの車のタイヤは、冬の寒い時期には膨らみますが、夏の暑い時期には膨らみます。 これはシャルルの法則によるものである。 冬は気温が低いので、タイヤの中の空気が冷えて縮みます。

 タイヤの膨張と収縮はシャルルの法則によるものです。
タイヤの季節ごとの膨張と収縮

ヘリウム風船

タイヤと同じようにヘリウム風船も周囲の温度の変化によって伸縮が起こります。 雪の日に風船を外に出すと、崩れてしまいます。

Charles's law example: Helium balloon
A helium balloon is shrink in a cold environment.

Baking

私たちのキッチンでも、Charlesの法則を目にすることがあります。 パンやケーキのようなおいしいベーカリー製品は、イーストなしではスポンジのような柔らかさにはならないのです。 イーストは菌類に属する膨張剤です。 生地に含まれる糖分を炭酸ガスに変換する。 パンやケーキを焼くと、この変換が促進される。 炭酸ガスはオーブンの高温で膨張する。

パンとナイフ
パンとナイフ

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