Legge di Charles

Il fisico francese Jacques Charles (1746-1823) studiò l’effetto della temperatura sul volume di un gas a pressione costante. La Legge di Charles afferma che il volume di una data massa di gas varia direttamente con la temperatura assoluta del gas quando la pressione viene mantenuta costante. La temperatura assoluta è la temperatura misurata con la scala Kelvin. La scala Kelvin deve essere utilizzata perché lo zero sulla scala Kelvin corrisponde a un arresto completo del movimento molecolare.

Matematicamente, la relazione diretta della legge di Charles può essere rappresentata dalla seguente equazione:

\

Come per la legge di Boyle, \ (k \) è costante solo per un dato campione di gas. La tabella seguente mostra i dati di temperatura e volume per una determinata quantità di gas a pressione costante. La terza colonna è la costante per questo particolare set di dati ed è sempre uguale al volume diviso per la temperatura Kelvin.

Quando questi dati sono rappresentati graficamente, il risultato è una linea retta, indicativa di una relazione diretta, mostrato nella figura seguente.

Figura \ (\ PageIndex {2} \): Il volume di un gas aumenta all’aumentare la temperatura Kelvin aumenta.

Si noti che la linea va esattamente verso l’origine, il che significa che quando la temperatura assoluta del gas si avvicina a zero, il suo volume si avvicina a zero. Tuttavia, quando un gas viene portato a temperature estremamente basse, le sue molecole alla fine si condenserebbero nello stato liquido prima di raggiungere lo zero assoluto. La temperatura alla quale si verifica questo passaggio allo stato liquido varia a seconda dei gas.

\

Questa equazione può essere utilizzata per calcolare una qualsiasi delle quattro quantità se le altre tre sono note . La relazione diretta sarà valida solo se le temperature sono espresse in Kelvin. Le temperature in Celsius non funzioneranno. Ricorda la relazione che \ (\ text {K} = \: ^ \ text {o} \ text {C} + 273 \).