Παράδειγμα του νόμου του Καρόλου

Ο νόμος περί αερίου του Καρόλου ή ο νόμος της συνεχούς πίεσης, είναι ένας άλλος από τους νόμους περί φυσικού αερίου, διακηρύχθηκε από τον Gay-Lussac, ο οποίος έκανε γνωστό το έργο του Jacques Charles, δημοσίευσε περίπου το 20 χρόνια πριν.

Ο νόμος του Καρόλου προβλέπει τη συμπεριφορά μάζας αερίου όταν η πίεση παραμένει σταθερή και η θερμοκρασία και ο όγκος ποικίλλουν.

Ο νόμος του Καρόλου αναφέρεται ως εξής:

Σε σταθερή πίεση, ο όγκος ενός αερίου είναι άμεσα ανάλογος με τη μεταβολή της θερμοκρασίας του.

Σταθερή πίεση: αναφέρεται στο γεγονός ότι η πίεση που ασκεί το αέριο στα τοιχώματα του δοχείου δεν θα ποικίλει καθ 'όλη τη διάρκεια της εμπειρίας.

Ενταση ΗΧΟΥ: είναι ο κατειλημμένος χώρος που καταλαμβάνει το αέριο, γενικά θεωρείται ένα δοχείο με τοίχους που δεν παραμορφώνονται, και του οποίου το καπάκι λειτουργεί σαν έμβολο.

Θερμοκρασία: Είναι η αύξηση ή απώλεια θερμότητας που υφίσταται το αέριο κατά τη διάρκεια του πειραματισμού. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί, ο όγκος αυξάνεται. Εάν η θερμοκρασία μειωθεί, ο όγκος επίσης μειώνεται.

Αλγεβρικά, ο νόμος του Καρόλου εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Οπου:

V = όγκος αερίου

T = θερμοκρασία αερίου

k = σταθερά αναλογικότητας για αυτήν τη μάζα αερίου.

Αυτό σημαίνει ότι για μια δεδομένη μάζα αερίου, σε σταθερή πίεση, η σχέση μεταξύ του όγκου και του οι μεταβολές θερμοκρασίας, θα έχουν πάντα την ίδια σχέση αναλογικότητας, που αντιπροσωπεύεται από τη σταθερά κ:

Έτσι, όταν καθοριστεί η σταθερά, μπορούμε να υπολογίσουμε οποιαδήποτε από τις άλλες τιμές από τα άλλα γνωστά δεδομένα:

3 Παραδείγματα του νόμου του Καρόλου που εφαρμόζονται σε προβλήματα:

Παράδειγμα 1: Υπολογίστε τη νέα ένταση, εάν σε ένα δοχείο υπάρχει μάζα αερίου που καταλαμβάνει όγκο 1,3 λίτρων, σε θερμοκρασία 280 K. Υπολογίστε την ένταση όταν φτάσετε σε θερμοκρασία 303 Κ.

Β₁ = 1,3 λίτρα.
Τ₁ = 280 Κ
Β₂ = ?
Τ₂ = 303 Κ

Τιμές αντικατάστασης:

Ο νέος όγκος στα 303 K είναι 1,41 λίτρα.

Παράδειγμα 2. Εάν έχουμε αέριο που καταλαμβάνει 2,4 λίτρα στους 10 βαθμούς Κελσίου, υπολογίστε την τελική θερμοκρασία, εάν στο τέλος καταλαμβάνει 2,15 λίτρα.

Β₁ = 2,4 λίτρα
Τ₁ = 10 ° C = 283 Κ
Β₂ = 2,15 λίτρα
Τ₂ = ?

Τιμές αντικατάστασης:

Η νέα θερμοκρασία είναι 253 Κ, που ισούται με -20 ° C.

Παράδειγμα 3. Έχουμε ένα αέριο του οποίου η αρχική θερμοκρασία είναι 328 K, ο τελικός του όγκος είναι 3,75 l και η σταθερή αναλογία είναι 0,00885.

Β₁ = ?
Τ₁ = 328 Κ
Β₂ = 3,75 λίτρα
Τ₂ = ?
k = 0,00885

Τιμές αντικατάστασης:

Για να μάθετε τον αρχικό τόμο:

Ο αρχικός όγκος είναι 2,90 l.

Για να μάθετε την τελική θερμοκρασία:

Η τελική θερμοκρασία θα είναι 423 Κ, που ισούται με 150 ° C.