De wet van Charles is een gaswet die volume en temperatuur met elkaar in verband brengt. De wet is genoemd naar Jacques Charles, die een Franse uitvinder en wetenschapper was. Hij ontdekte met zijn experiment dat het volume van een gas lineair toeneemt met een toename van de temperatuur. Hoewel de ontdekking van de wet teruggaat tot het einde van de jaren 1700, zien we de toepassingen en voorbeelden ervan in onze dagelijkse activiteiten. Hier volgen enkele voorbeelden uit de praktijk van de wet.
Heteluchtballon
Een luchtballon is een klassiek voorbeeld van de wet van Karel. Charles was zelf een ballonvaarder en vloog als een van de weinigen met de eerste waterstofballon op de Champ de Mars in Parijs.
Het werkingsprincipe van een luchtballon is eenvoudig. Hij bestaat uit een zak of een omhulsel, een mand om passagiers in te vervoeren en een brandstofbron zoals propaan. Als de brandstof ontbrandt, warmt de lucht in het omhulsel op. Deze hete lucht zet uit volgens de wet van Charles. Naarmate de temperatuur van de lucht toeneemt, neemt ook het volume van de lucht toe en bijgevolg ook de dichtheid. Hierdoor wordt de omhulling lichter dan de omringende atmosferische lucht. De opwaartse kracht duwt het lichtere omhulsel de lucht in, en het vliegt.
Menselijke longen
De menselijke longen zijn sponsachtige met lucht gevulde organen die een belangrijke rol spelen bij de ademhaling. De lucht stroomt naar binnen wanneer de longen uitzetten en stroomt naar buiten wanneer ze samentrekken.
In de winter daalt de temperatuur van de lucht. Als gevolg daarvan daalt ook de temperatuur van de lucht in het lichaam. Volgens de wet van Charles is het volume recht evenredig met de temperatuur. Het volume van de lucht neemt dus af met de temperatuur. Hierdoor krimpen de longen en worden lichamelijke activiteiten zoals joggen moeilijk tijdens ijskoude winterdagen.
Pool floats
Als kleuter hebben we allemaal wel eens een zwembaddobber gebruikt tijdens zwemlessen. Zwemvlotten zijn gevuld met lucht waardoor ze veel minder dicht zijn dan water.
Wanneer water koeler is dan lucht. De lucht in de zwemvlotten krimpt omdat de temperatuur van de lucht in de vlotten daalt. Het omgekeerde verschijnsel wordt waargenomen tijdens warme zomerdagen wanneer het water veel warmer is. In een warm klimaat stijgt de temperatuur van de lucht in de zwemvlotten en raken ze overmatig opgeblazen.
Pingpongballen
Pingpong of tafeltennis is een internationale sport die beroemd is in China, Oostenrijk, Wit-Rusland, Duitsland en Hongkong, om er maar een paar te noemen.
Een veel voorkomend probleem met pingpongballen is dat ze een deuk kunnen oplopen wanneer ze aan een harde klap of druk worden blootgesteld. Een veelgebruikte methode om deze gedeukte bal te repareren is de bal onder te dompelen in warm water. Bij onderdompeling stijgt de temperatuur van de lucht in de bal, en volgens de wet van Charles zet de lucht uit. De bal wordt opgeblazen en de deuken worden gerepareerd.
Tyres
Tyres van onaangeroerde voertuigen lopen leeg tijdens ijskoude winterdagen terwijl ze worden opgeblazen tijdens warme zomerdagen. Dit ongewone gedrag is het gevolg van de wet van Charles. In de winter, als gevolg van lage temperaturen, wordt de lucht in een band koeler, en krimpen ze. Terwijl op warme dagen de lucht uitzet naarmate de temperatuur stijgt.
Heliumballon
Net als banden zetten heliumballonnen uit en krimpen ze bij verandering van de omgevingstemperatuur. Als je een ballon meeneemt op een besneeuwde dag, brokkelt hij af. Als dezelfde ballon weer naar een warme kamer wordt gebracht, krijgt hij zijn oorspronkelijke vorm terug.
Bakken
We zien de wet van Charles ook in onze keukens. Onze heerlijke bakkerijproducten zoals brood en gebak zouden zonder gist niet sponzig en zacht zijn. Gist is een rijsmiddel dat tot de schimmels behoort. Het zet suikers in het deeg om in koolzuurgas. Wanneer brood en gebak worden gebakken, wordt deze omzetting versneld. Het vrijkomende gas zet uit door de hoge temperaturen in de oven. Ans deze uitzetting krijgen brood en gebak een sponsachtig uiterlijk.
Gerelateerde artikelen
- Wet van Charles
- De vergelijking van de wet van Charles
- Grafieken van de wet van Charles