Príklad Karolovho zákona

Charlesov zákon o plyne alebo zákon konštantného tlaku je ďalším z plynových zákonov, vyslovil Gay-Lussac, ktorý vydal dielo Jacquesa Charlesa, publikované okolo 20. rokov predtým.

Charlesov zákon predpovedá správanie sa hmoty plynu, keď tlak zostáva konštantný a teplota a objem sa menia.

Charlesov zákon znie takto:

Pri konštantnom tlaku je objem plynu priamo úmerný zmene jeho teploty.

Konštantný tlak: označuje skutočnosť, že tlak, ktorý plyn vyvíja na steny nádoby, sa nebude meniť počas skúsenosti.

Objem: je to obsadený priestor, ktorý plyn zaberá, vo všeobecnosti sa považuje za nádobu so stenami, ktoré sa nedeformujú a ktorej veko funguje ako piest.

teplota: Ide o zvýšenie alebo stratu tepla, ktorému plyn podlieha počas experimentovania. Ak sa teplota zvýši, zväčší sa objem. Ak sa teplota zníži, zníži sa aj objem.

Algebraicky je Charlesov zákon vyjadrený nasledujúcim vzorcom:

Kde:

V = objem plynu

T = teplota plynu

k = konštanta úmernosti pre túto hmotnosť plynu.

To znamená, že pre danú hmotnosť plynu, pri konštantnom tlaku, vzťah medzi objemom a teplotné zmeny, budú mať vždy rovnaký vzťah úmernosti, reprezentovaný konštantou k:

Takže akonáhle je konštanta určená, môžeme vypočítať ktorúkoľvek z ďalších hodnôt z iných známych údajov:

3 príklady Charlesovho zákona aplikovaného na problémy:

Príklad 1: Vypočítajte nový objem, ak je v nádobe množstvo plynu, ktoré zaberá objem 1,3 litra, pri teplote 280 K. Vypočítajte objem pri dosiahnutí teploty 303 K.

V₁ = 1,3 l.
T₁ = 280 tis
V₂ = ?
T₂ = 303 tis

Nahradenie hodnôt:

Nový objem pri 303 K je 1,41 litra.

Príklad 2. Ak máme plyn, ktorý pri 10 stupňoch Celzia zaberá 2,4 litra, vypočítajte výslednú teplotu, ak na konci zaberie 2,15 litra.

V₁ = 2,4 l
T₁ = 10 °C = 283 K
V₂ = 2,15 l
T₂ = ?

Nahradenie hodnôt:

Nová teplota je 253 K, čo sa rovná -20 °C.

Príklad 3. Máme plyn, ktorého počiatočná teplota je 328 K, jeho konečný objem je 3,75 l a jeho pomerová konštanta je 0,00885.

V₁ = ?
T₁ = 328 tis
V₂ = 3,75 l
T₂ = ?
k = 0,00885

Nahradenie hodnôt:

Ak chcete zistiť počiatočný objem:

Počiatočný objem je 2,90 l.

Ak chcete zistiť konečnú teplotu:

Konečná teplota bude 423 K, čo sa rovná 150 °C.