Dependența este simplă: "Presiunea gazului dintr-o masă fixă și un volum fix este direct proporțională cu temperatura absolută a gazului."
Într-un container închis, masa gazului este fixă, ca și volumul său. De aceea: de câte ori crește temperatura absolută a balonului, atunci presiunea gazului din acest cilindru va crește cu aceeași valoare.
Sub temperatura absolută se înțelege temperatura exprimată în grade Kelvin. Pentru a merge de la grade Celsius la grade Kelvin, trebuie doar să adăugați 273 la temperatură.
De exemplu, temperatura este 0 grade. Celsius, este de 273 de grade. Kelvin. Și temperatura este de +20 grade Celsius, egală cu 293. Kelvin.
Să presupunem că avem un balon complet umplut (P1 = 150 atm.), Care este păstrat la temperatura camerei de +20 grade. Celsius. (T1 = 293 K). Cum se va schimba presiunea gazului din cilindru (P2) dacă temperatura începe să se schimbe (T2).
Legea citește: P1 * T2 = P2 * T1
Aceasta inseamna: P2 = P1 * (T2 / T1) = 150 * (T2 / 293)
Soluția este rezumată în tabel:
Iată un exemplu:
Să presupunem că mutăm balonul (150 atm + 20 grade Celsius) într-un garaj neîncălzit, unde în timpul iernii există o temperatură de -15 grade. Celsius. Apoi, manometrul conectat la cilindru va prezenta o presiune de numai 132 atm.
Nu e frumos, nu-i așa? Se pare că 18 atmosfere au dispărut undeva. presiune. Și acele bile, se dovedește (!), Poți să trișezi mai puțin. Și există un sentiment că cineva ne-a înșelat.
Sau un alt exemplu:
Balonul, care a fost depozitat în portbagajul mașinii într-o parcare deschisă, a fost adus în incintă în timpul iernii (-20 ° C, 130 atm). Balonul a fost încălzit după câteva ore, iar un manometru conectat la un balon cald ne-ar arăta că presiunea gazului a crescut cu până la 20 atm. Și se pare că bilele pot fi umflate deja mai mult. Dar sentimentul că suntem înșelați nu trece, ci, dimpotrivă, crește doar.
De fapt, nimeni nu ne înșeală și cantitatea de heliu nu se schimbă deloc, deoarece nimeni nu a deschis rezervorul. Doar modul de măsurare a cantității de heliu într-un cilindru, în funcție de ecartament, este aplicabil numai în condițiile unei temperaturi constante. Și dacă temperatura se schimbă, presiunea gazului din rezervor se schimbă.
Cantitatea de heliu este determinată exact de numărul de atomi de heliu. Dar nu trebuie să știm exact cantitatea de heliu din rezervor. Trebuie să știm câte bile se pot umfla dintr-un balon, nu?
Să luăm în considerare exemplele.
Situația nr. 1 (reversibilă)
Bilele se umflă la temperatura camerei și se transportă la îngheț. Temperatura scade, presiunea gazului din interiorul bilei scade: bilele de latex devin mai puțin elastice. Și bilele sfărâmate. Când bilele cad din nou în căldură, își restabilește elasticitatea și forma.
Situația numărul 2 (nu este reversibilă)
Baloanele se umflă vara, dimineața devreme (comerțul exterior). După cină, soarele începe să se prăjească, iar temperatura aerului crește, iar presiunea heliului din interiorul bilelor crește. Bilele de latex devin supra-suflate și izbucnesc de la orice impact, iar foliile fie își dizolvă cusătura, fie se izbucnesc.
Situația numărul 3 (nu este reversibilă)
Baloanele sunt umflate în iarna pe stradă (comerț exterior). Oamenii cumpără bile și merg cu ei la casele lor. În căldură, presiunea heliului din interiorul bilelor crește substanțial, iar toate bilele se sparg repede
1) Deci, cum preziceți numărul de bile care pot fi umflate de la un balon care poate fi la temperaturi diferite?
2) Cum să umflați bilele care vor fi folosite la o temperatură diferită?
3) Cum să înțelegeți cât de mult este gazul într-un rezervor complet alimentat cu combustibil?
1) Cea mai ușoară cale este să umflați bilele la aceeași temperatură ambiantă la care vor fi folosite bilele.
În cazul în care bilele sunt umflate pentru cameră, atunci acestea ar trebui să fie umflate de la un balon cald. În cazul în care bilele sunt umflate pentru o stradă rece, atunci acestea ar trebui să fie umflate de la un balon rece.
Dacă nu se poate face acest lucru, atunci este necesar să se respecte legea lui Charles și de fiecare dată să se recalculeze presiunea sub temperatura de utilizare a balonului. Sau aveți o sursă de gaz, care, deși trage buzunarul, vă permite să vă simțiți încrezători.
2) Dacă umflăm bilele în căldură pentru utilizare la rece, atunci ele trebuie suflate. Si invers: daca umflati bilele in frig pentru a va folosi caldura, ar trebui sa fie umflate. Dar cel mai bine este să evitați acest lucru în orice mod posibil, pentru că niciodată nu veți ghici.)
3) Singura modalitate este de a utiliza un furnizor de gaze dovedit. Dacă veniți la biroul unei firme solide, unde puteți obține un pașaport de calitate pentru heliu, atunci nu puteți chinui manometrul, deoarece și așa va fi bine. Și dacă veniți la un garaj și un unchi care nu este familiar va schimba rezervorul pentru presupusul plin, la un preț foarte ieftin, nici măcar nu știu ce să sfătuiesc aici. Dacă este vara, atunci manometrul poate arăta ceva și dacă în timpul iernii.
P.S. De altfel, domnul Charles, cunoscut ca inventatorul unui balon plin cu hidrogen, numit pentru numele inventatorului drept scuter, spre deosebire de un balon cu aer cald. Charles însuși sa ridicat la cer peste Paris într-un balon plin cu hidrogen la fel de mult în 1783.