Για τους περισσότερους ανθρώπους, οι λέξεις «ιδανικό αέριο» μπορεί να δημιουργούν την εικόνα κάποιου είδους σούπερ καυσίμου, ίσως ενός σχεδόν ανεξάντλητου είδους που δημιουργεί μηδενική ατμοσφαιρική ρύπανση! Δυστυχώς, αυτό δεν σημαίνει το ιδανικό αέριο. Στην πραγματικότητα, ένα ιδανικό αέριο είναι ένα θεωρητικό αέριο που αποτελείται από ένα σύνολο τυχαία κινούμενων, μη αλληλεπιδρώντων σημειακών σωματιδίων. Σε κανονικές συνθήκες όπως η τυπική θερμοκρασία και πίεση, τα περισσότερα πραγματικά αέρια όπως ο αέρας, το άζωτο, το οξυγόνο, το υδρογόνο, τα ευγενή αέρια και ορισμένα βαρύτερα αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα συμπεριφέρονται σαν ιδανικό αέριο και μπορούν να αντιμετωπιστούν ως τέτοια μέσα σε λογικές ανοχές. Μόνο όταν αντιμετωπίζονται με υψηλότερες θερμοκρασίες και χαμηλότερη πίεση αποκλίνουν από αυτή την τάση. Μόλις μπουν σε αυτό το έδαφος, οι πειραματικοί νόμοι για τα αέρια, όπως ο νόμος του Καρόλου, μπαίνουν στο παιχνίδι.
Γνωστός και ως νόμος των όγκων, ο νόμος του Καρόλου είναι ένας πειραματικός νόμος αερίων που περιγράφει πώς τα αέρια τείνουν να διαστέλλονται όταν θερμαίνονται. Δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο φυσικό φιλόσοφο Joseph Louis Gay-Lussac το 1802, αν και απέδωσε την ανακάλυψη σε αδημοσίευτο έργο από τη δεκαετία του 1780 από τον Jacques Charles, εξ ου και το όνομα. Αυτός ο νόμος ισχύει γενικά για όλα τα αέρια, καθώς και για τους ατμούς των πτητικών υγρών εάν η θερμοκρασία είναι περισσότερο από μερικούς βαθμούς πάνω από το σημείο βρασμού. Δεδομένου του ενδιαφέροντος για τα μπαλόνια θερμού αέρα εκείνη την εποχή, είναι σίγουρα κατανοητό γιατί ο Gay-Lussac, ο Charles και άλλοι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο ενδιαφέρθηκαν τόσο για τη σχέση μεταξύ όγκου, πίεσης και θερμοκρασίας όσον αφορά τα αέρια.
Με όρους λαϊκούς, ο νόμος δηλώνει ότι: σε σταθερή πίεση, ο όγκος μιας δεδομένης μάζας ενός ιδανικού αερίου αυξάνεται ή μειώνεται κατά τον ίδιο παράγοντα με τη θερμοκρασία του στην κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας (δηλαδή το αέριο διαστέλλεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία). Αυτό μπορεί να γραφτεί ως: V? T, όπου V είναι ο όγκος του αερίου. και Τ είναι η απόλυτη θερμοκρασία. Με μαθηματικούς όρους, ο νόμος μπορεί επίσης να εκφραστεί ως: V100 – V0 = kV0, όπου V100 είναι ο όγκος που καταλαμβάνει ένα δεδομένο δείγμα αερίου στους 100 °C. V0 είναι ο όγκος που καταλαμβάνει το ίδιο δείγμα αερίου στους 0 °C. και k είναι μια σταθερά που είναι ίδια για όλα τα αέρια σε σταθερή πίεση. Η τιμή του Gay-Lussac για το k ήταν ½,6666, εντυπωσιακά κοντά στη σημερινή τιμή των ½,7315.
Σε συνδυασμό με το νόμο του Boyle, αυτοί οι νόμοι συνθέτουν αυτό που είναι γνωστό ως «Νόμος του Ιδανικού Αερίου» που διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον ÉmileClapeyron το 1834.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με τον νόμο του Καρόλου για το Σύμπαν σήμερα. Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με τον νόμο περί συνδυασμένων αερίων και εδώ είναι ένα άρθρο σχετικά Νόμος του Μπόιλ .
Αν θέλετε περισσότερες πληροφορίες για τον νόμο του Καρόλου, ρίξτε μια ματιά μια συζήτηση για τον νόμο του Καρόλου , και εδώ είναι ένας σύνδεσμος προς ένα άρθρο σχετικά με Ο νόμος του Καρόλου από το Ερευνητικό Κέντρο Glenn .
Έχουμε ηχογραφήσει επίσης ένα επεισόδιο του Astronomy Cast all για τον πλανήτη Γη. Ακου εδώ, Επεισόδιο 51: Γη .
Πηγές:
http://en.wikipedia.org/wiki/Charles%27s_law
http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas
http://www.chm.davidson.edu/vce/gaslaws/charleslaw.html
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/glussac.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas_law