Prawo Charlesa — gaz rośnie z temperaturą

Co się właśnie stało?

Ogrzałeś gaz, a tłok uniósł się do góry. Przy stałym ciśnieniu objętość gazu rośnie razem z temperaturą — gaz się rozszerza.

Prawo Charlesa (przemiana izobaryczna):

— przy stałym ciśnieniu objętość gazu jest wprost proporcjonalna do temperatury w skali Kelvina. V — objętość (dm³), T — temperatura bezwzględna (K).

Co to znaczy w praktyce?

Wyższa temperatura to szybsze cząsteczki — mocniej uderzają w tłok, więc żeby ciśnienie zostało stałe, tłok musi się unieść i objętość rośnie. Dla dwóch stanów:

Dlaczego temperatura musi być w kelwinach?

Proporcjonalność $V \propto T$ działa tylko od zera bezwzględnego. Prosta na wykresie V–T przechodzi przez punkt $0\,\text{K}$ (−273,15 °C) — w stopniach Celsjusza zależność nie byłaby wprost proporcjonalna.

Po co Ci to na maturze:

V/T = const rozwiązuje zadania o ogrzewanym lub oziębianym gazie pod stałym ciśnieniem. Chwyt: zamień °C na K (dodaj 273), zapisz $V_1/T_1 = V_2/T_2$ i wylicz szukaną wielkość.

Zapamiętaj: pod stałym ciśnieniem objętość rośnie z temperaturą — V/T = const, a temperaturę zawsze liczymy w kelwinach.