Alku- ja lopputila
Syötä kolme suuretta, niin laskuri ratkaisee neljännen kaavalla V₁/T₁ = V₂/T₂. Jätä ratkaistava kenttä tyhjäksi.
Jätä ratkaistava suure (V₁, T₁, V₂ tai T₂) tyhjäksi.
Charlesin lain laskuri
Laske kaasun tilavuuden ja lämpötilan suhde vakiopaineessa Charlesin lailla V₁/T₁ = V₂/T₂. Jätä ratkaistava suure tyhjäksi.
Tulokset
Charlesin lain laskuri – tilavuus ja lämpötila vakiopaineessa
Charlesin lain laskuri ratkaisee kaasun tilavuuden ja lämpötilan suhteen, kun paine pysyy vakiona. Anna kolme neljästä suureesta, niin laskuri laskee neljännen. Lämpötilan voi syöttää celsius- tai kelvinasteina, ja laskuri muuntaa sen tarvittaessa kelvineiksi.
Mikä on Charlesin laki?
Charlesin laki kuvaa, miten kaasun tilavuus muuttuu lämpötilan mukaan vakiopaineessa. Lämmitettäessä kaasun molekyylit liikkuvat nopeammin ja vievät enemmän tilaa, joten tilavuus kasvaa. Tilavuus on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.
Charlesin lain kaava
Laki kirjoitetaan kahden tilan suhteena:
V₁ / T₁ = V₂ / T₂
Tässä V₁ ja T₁ ovat alkutilan tilavuus ja lämpötila, V₂ ja T₂ lopputilan vastaavat. Lämpötilojen on oltava kelvineinä.
Esimerkki: kun lämpötila nousee 300 K:stä 600 K:iin, tilavuus kaksinkertaistuu, sillä V₂ = V₁ · 600 / 300 = 2·V₁.
Lämpötila kelvineinä
Charlesin laki pätee vain absoluuttisella asteikolla. Muunnos celsiuksesta kelvineihin on:
T (K) = T (°C) + 273,15
Esimerkiksi 27 °C vastaa 300,15 K. Jos lämpötila annettaisiin celsiusasteina, suoraan laskettu suhde olisi virheellinen.
Kaavan muut muodot
Yhtälöstä voidaan ratkaista mikä tahansa suure:
V₂ = V₁ · T₂ / T₁ T₂ = T₁ · V₂ / V₁
Vaiheittainen esimerkki
Ilmapallossa on 2,0 litraa ilmaa 20 °C:ssa. Se viedään pakkaseen −10 °C. Lasketaan uusi tilavuus vakiopaineessa:
- Muunnetaan kelvineiksi: T₁ = 293,15 K, T₂ = 263,15 K.
- Lopputilavuus: V₂ = 2,0 · 263,15 / 293,15 ≈ 1,80 litraa.
- Pallo siis kutistuu hieman kylmässä.
Yksiköistä
Tilavuus voi olla missä tahansa yksikössä (litra, m³), kunhan molemmat tilavuudet ovat samassa yksikössä – suhde säilyy. Lämpötila on muunnettava kelvineiksi laskua varten. Laskuri tekee muunnoksen, kun valitset yksiköksi celsiusasteet.
Kemian ja fysiikan konteksti
Charlesin laki on yksi ideaalikaasun peruslaeista ja kuuluu lukion kemiaan ja fysiikkaan. Se yhdistyy Boylen ja Gay-Lussacin lakeihin sekä yleiseen kaasulakiin pV = nRT. Käytännössä laki selittää muun muassa kuumailmapallon nousun ja kaasujen lämpölaajenemisen.
Usein kysytyt kysymykset
Mikä on Charlesin laki?
Charlesin laki on kaasulaki, jonka mukaan vakiopaineessa kaasun tilavuus on suoraan verrannollinen sen absoluuttiseen lämpötilaan. Kun kaasua lämmitetään, se laajenee, ja kun sitä jäähdytetään, se kutistuu. Matemaattisesti V₁/T₁ = V₂/T₂.
Miksi lämpötila on muutettava kelvineiksi?
Charlesin laki pätee vain absoluuttisella lämpötila-asteikolla eli kelvineinä, koska tilavuus on verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan. Celsiusasteilla laskettuna tulos olisi virheellinen, koska 0 °C ei tarkoita nollatilavuutta. Muunnos on T(K) = T(°C) + 273,15.
Miten ratkaisen lopputilavuuden?
Ratkaise kaavasta V₂ = V₁ · T₂ / T₁, kun lämpötilat ovat kelvineinä. Esimerkiksi 2 litraa kaasua 300 K:ssa lämmitetään 450 K:iin: V₂ = 2 · 450 / 300 = 3 litraa. Jätä lopputilavuuden kenttä tyhjäksi, niin laskuri laskee sen.
Mihin Charlesin lakia käytetään?
Charlesin laki selittää, miksi kuumailmapallo nousee (lämmin ilma laajenee ja kevenee), miksi auton renkaiden paine ja tilavuus muuttuvat lämpötilan mukaan ja miten kaasut käyttäytyvät lämpötilan muuttuessa. Se on osa yleistä kaasulakia.
Miten Charlesin laki liittyy muihin kaasulakeihin?
Charlesin laki (vakiopaine) on yksi ideaalikaasun erikoistapauksista. Boylen laki kuvaa tilavuuden ja paineen suhdetta vakiolämpötilassa ja Gay-Lussacin laki paineen ja lämpötilan suhdetta vakiotilavuudessa. Yhdessä ne muodostavat yleisen kaasulain p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂.
Oliko tästä laskurista apua?