La loi de Charles est une loi expérimentale des gaz qui décrit comment les gaz ont tendance à se dilater lorsqu’ils sont chauffés.

La loi stipule que si une quantité de gaz est maintenue à une pression constante, il existe une relation directe entre son volume et la température, mesurée en degrés Kelvin.

Pensez-y de cette façon. À mesure que la température augmente, les molécules d’un gaz donné commencent à se déplacer plus rapidement. À mesure que les molécules se déplacent plus rapidement, elles entrent en collision les unes avec les autres et les parois de leur récipient plus fréquemment et avec plus de force. Si le réservoir de gaz est inflexible, ces collisions plus fréquentes et plus violentes entraîneront une pression accrue. Cependant, si le récipient est flexible, comme un ballon, la pression restera la même, tout en permettant au volume du gaz d’augmenter.

L’appareil de la loi de Charles peut être utilisé pour démontrer cette dilatation thermique des gaz. Alors qu’une expérience en classe prouvera la théorie formelle, il existe de nombreux exemples de la loi en action dans la vie quotidienne, ce qui peut aider à intégrer la compréhension des élèves.

Donnez un sens à la science en considérant certaines de ces applications réelles de la loi de Charles.

Regardez ce qui arrive à un ballon d’hélium par une journée froide.

Sortez avec un ballon d’hélium par une journée froide et il y a de fortes chances que le ballon s’effondre. Une fois de retour au chaud, cependant, le ballon retrouvera sa forme d’origine. Conformément à la loi de Charles, c’est parce qu’un gaz, en l’occurrence l’hélium, prend plus de place lorsqu’il fait chaud.

Que diriez-vous d’une montgolfière?

Une torche est utilisée pour chauffer les molécules d’air à l’intérieur du ballon. Les molécules se déplacent plus rapidement et se dispersent dans l’espace. Le gaz à l’intérieur du ballon prend plus de place, devenant moins dense que l’air qui l’entoure. En tant que tel, l’air chaud à l’intérieur du ballon monte en raison de sa densité réduite et fait flotter le ballon.

Essayez une minuterie de dinde.

Les thermomètres à dinde pop-up fonctionnent en appliquant la loi de Charles. Le thermomètre est placé dans la dinde. Lorsque la température augmente et que la dinde cuit, l’air dans le thermomètre se dilate pour faire éclater le piston. Le thermomètre est calibré de sorte que lorsque la température interne correcte est atteinte, le bouchon du thermomètre se détache, indiquant clairement que la dinde est prête.

Pompez votre balle de ping-pong.

Si vous jouez au ping-pong, il y a de fortes chances que vous ayez rencontré la balle parfois bosselée. Restaurez sa rondeur en la faisant sauter dans une casserole d’eau. Réchauffez doucement l’eau en remuant et l’air à l’intérieur de la balle se dilatera au fur et à mesure qu’elle se réchauffera. L’air en expansion va pousser la bosse et restaurer la rondeur de la balle.

Regardez la pression de vos pneus.

Prenez un conseil dans votre manuel et mesurez la pression des pneus de votre voiture lorsqu’ils sont froids. La conduite chauffe les pneus et provoque par conséquent une dilatation de l’air à l’intérieur de ceux-ci. Ainsi, si vous mesurez l’air lorsque les pneus sont chauds, la pression sera plus élevée. Vous pouvez vérifier que vous n’avez pas trop rempli vos pneus en les vérifiant une fois refroidis.

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