1787 년 프랑스 물리학 자 Jacques Charles는이 법을 공식화했습니다. 그의 남자는 수소 풍선을 들고 있었고, 풍선의 가스의 부피가 온도와 직접 변경되었음을 발견했습니다. 관계는 찰스 법으로 알려진 v/t =상수로 언급 될 수 있습니다. 이 법을 검증하려면 압력이 일정해야합니다.
법률은``표준 가스의 부피는 꾸준한 압력에서 절대 온도에 직접 비례합니다 ''라고 주장합니다. 실험 가스 법칙입니다. 기본적으로 가스가 가열 될 때 가스가 어떻게 향상되는지를 나타냅니다. 간단한 말로 Charles의 법칙은 온도가 상승하여 가스가 어떻게 향상되는지 보여줍니다. 온도가 감소하면 부피가 감소합니다.
찰스의 법률 공식
이상적인 가스의 부피가 v이고 온도 t 인 경우, 정상 압력과 정적 비율에 따라 가스의 정적 비율 :
v =kt
● ● k는 일정합니다
방정식을 재구성하여
v/t =k
따라서 온도와의 부피의 상관 관계는 일관된 압력과 고정 된 비율의 가스에 대해 안정적입니다.
다양한 조건에 따른 찰스 법률
두 가지 유형의 조건을 고려하십시오. 가스의 압력이 일관되도록 V1과 V2가 온도 T1 및 T2에서 부피가되도록하십시오. 따라서 V1과 T1은 조건 1 및 V2 및 T2에서 각각 부피 및 온도입니다. 조건 2에서 각각 부피와 온도입니다.
Charles의 법칙을 사용하여 두 조건 사이에서 발생하는 관계는 다음과 같습니다.
v1/ t1 =k 및 v2/ t2 =k
두 방정식
를 추가하여v1/ t1 =v2/ t2
따라서 방정식은 온도가 증가하면 부피도 증가 할 것임을 나타냅니다.
캘리포니아의 찰스의 법률 방정식
우리는 섭씨 척도에서 법을 공식화 할 수 있습니다. 기준점으로서, 섭씨 스케일은 물의 동결 지점으로 0 ° C를, 물의 끓는 지점의 경우 100 ° C를 사용합니다. 우리는 다음과 같이 섭씨를 켈빈과 관련시킬 수 있습니다.
t =t + 273.15
0 ° C에서 가스의 양이 V0이되고 온도 t에서 V가 부피가 될 것입니다. Charles의 법에 따르면
v/ t =v0/ t0
위의 방정식에서 대체,
t =t + 273.15 및 t0 =t0 + 273.15
(v/ t) + 273.15 =(v0/ t0) + 273.15
As t0은 0 ° C
입니다(v/ t) + 273.15 =(0/ t0) + 273.15
위의 개념을 재구성,
v =v0 (t + 273.15 / 273.15)
따라서 방정식은 첼시 척도에서 Charles의 법에서 파생됩니다.
절대 제로와의 관계
Charles의 법칙은 가스의 부피가 특정 온도에서 0으로 떨어질 것이라고 전달하는 것 같습니다. Gay Lussac 은이 법이 저온과 관련이 없다고 언급했습니다. 절대 제로 온도에서, 가스는 제로 에너지를 함유하므로 분자는 움직임을 금지합니다. Thomson은 1852 년 열역학의 제 2 법칙을 설명했지만 켈빈 온도 척도의 '절대 제로'는 기본적 으로이 제 2 법칙에 의해 정의되었습니다. 찰스는 또한``고정 된 가스의 고정 된 양은 1 ° C 서지 또는 온도 감소마다 0 ° C에서 부피의 1/273 배 증가 또는 감소를 선언했습니다. 따라서 :
vt =v0 + (1/ 273 × v0) × t
vt =v0 (1+ t/ 273)
여기 VT는 온도 T에서의 가스의 부피이고 V0은 0 ° C에서 가스의 부피입니다.
운동 이론과의 관계
가스의 동역학 이론은 가스, 특히 분자의 질량 및 속도를 구축하는 분자의 부피 및 압력과 같은 가스의 명백한 특성을 연결한다. 운동 이론에서 Charles의 법칙을 마무리하기 위해 온도의 미세한 중요성을 갖는 것이 필수적입니다. 이것은 온도가 가스 분자 (EK)의 평균 운동 에너지에 비례함에 따라 쉽게 취할 수 있습니다. 이 정의에서 찰스 법의 표현은 거의 무의미합니다.
pv =(2/ 3) nek
Charles 법률의 실험적 검증
찰스의 법칙에 대한 수많은 사례가 있으며, 일부는 최신이지만 일부는 전통적인 방법입니다. Charles의 법칙은 꾸준한 압력으로 온도에 대한 부피를 말합니다.
장치는 원뿔 플라스크와 비이커로 구성됩니다. 열린 플라스크는 수조에 담겨 있습니다. 버너에 의해 비이커에 열이 제공되면 플라스크의 공기를 따뜻하게합니다. 조건 -1. 결과적으로, 공기는 플라스크 내부에서 팽창합니다.
나중에 플라스크는 수조에 담그고 온도를 낮추고 조건 -2입니다. 이제 검증을 진행하려면 두 조건 모두에 대한 온도와 부피를 알아야합니다. 이 법은 이상적인 가스에 적합합니다. 온도와 저압에서 Charles의 법칙은 실제 가스에 적합합니다. 고압에서 본질적으로 온도와 양의 관계는 선형이 아닙니다.
일상 생활에서 찰스 법의 일부 사례.
● 헬륨 풍선
● 베이커리
● 스프레이 병
● Ping Pong Ball
● 농구
● 타이어
● 풀 플로트
● 자동차 엔진
● 터키 타이머
결론
Charles의 법칙은 가스가 가열 될 때 가스가 어떻게 확장되는지를 나타내는 가스의 실험 법칙입니다. 압력이 일정하게 유지되면 켈빈의 온도와 부피 사이에 직접적인 관계가 있음을 나타냅니다.
