Charles’Gesetz ist ein experimentelles Gasgesetz, das beschreibt, wie Gase dazu neigen, sich beim Erhitzen auszudehnen.

Das Gesetz besagt, dass, wenn eine Gasmenge bei konstantem Druck gehalten wird, eine direkte Beziehung zwischen ihrem Volumen und der Temperatur besteht, gemessen in Grad Kelvin.

Stellen Sie sich das so vor. Mit zunehmender Temperatur beginnen sich die Moleküle in einem bestimmten Gas schneller zu bewegen. Da sich die Moleküle schneller bewegen, kollidieren sie häufiger und mit mehr Kraft miteinander und mit den Wänden ihres Behälters. Wenn der Gasbehälter unflexibel ist, führen diese häufigeren und stärkeren Kollisionen zu erhöhtem Druck. Wenn der Behälter jedoch flexibel ist, wie ein Ballon, bleibt der Druck gleich, während das Gasvolumen ansteigen kann.

Charles’Gesetz-Apparat kann verwendet werden, um diese thermische Ausdehnung von Gasen zu demonstrieren. Während ein Klassenexperiment die formale Theorie beweisen wird, gibt es zahlreiche Beispiele für das Gesetz in Aktion im Alltag, die helfen können, das Verständnis der Schüler zu verankern.

Verstehen Sie die Wissenschaft, indem Sie einige dieser realen Anwendungen von Charles ‚Gesetz betrachten.

Beobachten Sie, was an einem kalten Tag mit einem Heliumballon passiert.

Gehen Sie an einem kühlen Tag mit einem Heliumballon nach draußen und die Chancen stehen gut, dass der Ballon zerbröckelt. Sobald Sie jedoch wieder warm sind, kehrt der Ballon in seine ursprüngliche Form zurück. In Übereinstimmung mit dem Gesetz von Charles liegt dies daran, dass ein Gas, in diesem Fall Helium, mehr Platz einnimmt, wenn es warm ist.

Wie wäre es mit einem Heißluftballon?

Ein Brenner wird verwendet, um die Luftmoleküle im Ballon zu erhitzen. Die Moleküle bewegen sich schneller und zerstreuen sich im Raum. Das Gas im Ballon nimmt mehr Platz ein und wird weniger dicht als die ihn umgebende Luft. Als solches steigt die heiße Luft im Inneren des Ballons aufgrund seiner verringerten Dichte auf und bewirkt, dass der Ballon schwimmt.

Probieren Sie einen Truthahn-Timer aus.

Pop-up-Truthahnthermometer arbeiten nach dem Gesetz von Charles. Das Thermometer wird in den Truthahn gelegt. Wenn die Temperatur steigt und der Truthahn kocht, dehnt sich die Luft im Thermometer aus, um den Kolben zu öffnen. Das Thermometer ist so kalibriert, dass bei Erreichen der richtigen Innentemperatur die Thermometerkappe abspringt und ein deutlicher Hinweis darauf gibt, dass der Truthahn fertig ist.

Pumpen Sie Ihren Tischtennisball auf.

Wenn Sie Tischtennis spielen, sind Sie wahrscheinlich auf den gelegentlich verbeulten Ball gestoßen. Stellen Sie seine Rundheit wieder her, indem Sie es in eine Pfanne mit Wasser tauchen. Erwärmen Sie das Wasser vorsichtig unter Rühren und die Luft in der Kugel dehnt sich aus, wenn sie sich erwärmt. Die expandierende Luft drückt die Delle heraus und stellt die Rundheit des Balls wieder her.

Überprüfen Sie Ihren Reifendruck.

Nehmen Sie einen Tipp aus Ihrem Handbuch und messen Sie den Druck der Reifen Ihres Autos, wenn sie kalt sind. Das Fahren erwärmt die Reifen und bewirkt folglich, dass sich die Luft in ihnen ausdehnt. Wenn Sie also die Luft messen, wenn die Reifen warm sind, ist der Druck höher. Sie können überprüfen, ob Sie Ihre Reifen nicht überfüllt haben, indem Sie sie überprüfen, wenn sie abgekühlt sind.Für eine breite Palette von Laborgeräten und Zubehör, um die Gesetze der Wissenschaft zu verstehen, wenden Sie sich noch heute an das freundliche Team von Edulab.