Pro většinu lidí by slova „ideální plyn“ mohla vyvolat představu nějakého super paliva, možná téměř nevyčerpatelného druhu, který vytváří nulové znečištění ovzduší! Bohužel to není to, co se rozumí ideálním plynem. Ve skutečnosti je ideální plyn teoretický plyn složený ze sady náhodně se pohybujících, neinteragujících bodových částic. Za normálních podmínek, jako je standardní teplota a tlak, se většina skutečných plynů, jako je vzduch, dusík, kyslík, vodík, vzácné plyny a některé těžší plyny, jako je oxid uhličitý, chová jako ideální plyn a lze s nimi tak zacházet v rozumných tolerancích. Z tohoto trendu vybočují pouze tehdy, když jsou ošetřeny vyššími teplotami a nižším tlakem. Jakmile se dostanou na toto území, vstoupí do hry experimentální zákony o plynech, jako je Charlesův zákon.
Charlesův zákon, známý také jako zákon objemů, je experimentální zákon o plynu, který popisuje, jak plyny mají tendenci expandovat při zahřívání. Poprvé ji publikoval francouzský přírodní filozof Joseph Louis Gay-Lussac v roce 1802, i když tento objev připsal nepublikovanému dílu Jacquese Charlese z 80. let 18. století, odtud název. Tento zákon platí obecně pro všechny plyny a také pro páry těkavých kapalin, pokud je teplota o více než několik stupňů nad bodem varu. Vzhledem k tehdejšímu zájmu o horkovzdušné balony je jistě pochopitelné, proč se Gay-Lussac, Charles a další vědci po celém světě tak zajímali o vztah mezi objemem, tlakem a teplotou, pokud jde o plyny.
Laicky řečeno, zákon říká, že: při konstantním tlaku se objem dané hmotnosti ideálního plynu zvětšuje nebo zmenšuje stejným faktorem, jako je jeho teplota na absolutní teplotní stupnici (tj. plyn expanduje s rostoucí teplotou). To lze napsat jako: V? T, kde V je objem plynu; a T je absolutní teplota. Matematicky lze zákon vyjádřit také jako: V100 – V0 = kV0, kde V100 je objem, který zaujímá daný vzorek plynu při 100 °C; V0 je objem obsazený stejným vzorkem plynu při 0 °C; a k je konstanta, která je stejná pro všechny plyny při konstantním tlaku. Gay-Lussacova hodnota pro k byla ½,6666, což je pozoruhodně blízko dnešní hodnotě ½,7315.
V kombinaci s Boylovým zákonem tvoří tyto zákony to, co je známé jako „zákon o ideálním plynu“, který poprvé vyslovil ÉmileClapeyron v roce 1834.
Napsali jsme mnoho článků o Karlově zákonu pro dnešní vesmír. Zde je článek o zákonu o kombinovaném plynu a zde článek o Boyleův zákon .
Pokud chcete více informací o Karlově zákoně, podívejte se diskuse o Karlově zákoně a zde je odkaz na článek o Charlesův zákon výzkumným střediskem Glenn .
Nahráli jsme také epizodu Astronomy Cast o planetě Zemi. Poslouchej tady, Epizoda 51: Země .
Prameny:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Charles%27s_law
http://cs.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://cs.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas_law