กฏของชาร์ล

posted on 10 Feb 2011 11:41 by phethai

กฏของชาร์ล  

กฏของชาร์ล


นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส มีใจความสำคัญว่า ถ้าความดันคงตัว ปริมาตรของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิอุณหพลวัตของแก๊สนั้น ๆ หรือผลหารของปริมาตรกับอุณหภูมิอุณหพลวัตมีค่าคงตัวเสมอ ดังสมการ
\frac{V}{T} = k 
เมื่อ k คือค่าคงที่ค่าหนึ่ง
หรือเขียนได้อีกแบบหนึ่งดังนี้
\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}
โดยที่

  1. V เป็นปริมาตรของแก๊ส
  2. T เป็นอุณหภูมิอุณหพลวัต หน่วยเป็นเคลวิน


อุณหภูมิ -273.15 ๐C หรือ 0 K  เรียกว่า ศูนย์สัมบูรณ์ เป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่มีอยู่ได้ อุณหภูมิต่ำกว่านี้ไม่มีอีกแล้ว มิฉะนั้นปริมาตรของแก๊สจะมีค่าเป็นลบ เส้นประในกราฟข้างต้น เป็นเส้นที่เราขีดลากเอาเอง เพราะแก๊สทุกชนิดเป็นของเหลวไปหมดก่อนถึง 0 K นักเคมีและนักฟิสิกส์ยังไม่สามารถทำอุณหภูมิต่ำสุดคือ 0 K ได้ แต่ก็พยายามให้เข้าใกล้ไปได้มากแล้ว คือสามารถทำให้ต่ำถึง 0.0015 K
T K   =   273.15+t๐C (หรือ = 273 + t๐C)
            ถ้าวัดปริมาตรและอุณหภูมิของแก๊สที่สถานะสองสถานะ คือ ปริมาตร  V1 ที่อุณหภูมิ t1๐C กับปริมาตร V2 ที่อุณหภูมิ t2๐C
            ใช้สมการ  Vt     =   V0(1+t) จะได้
                            V1    =   V0(1+) =  (273.15 + t1)
                             V2    =   V0(1+) =  (273.15 + t2)

                           =                =  
 

ตัวอย่างที่ 1   แก๊สไนโตรเจน 3.5 ลิตร มีอุณหภูมิ -63๐C ทำให้ร้อนขึ้นจนมีอุณหภูมิ 225๐C ปริมาตรจะขยายออกไปเป็นเท่าใด ถ้าตลอดเวลานั้นความดันยังตัวที่ 700 mm
วิธีทำ        สถานะหนึ่ง                                  สถานะสอง
     T1  =  273 – 63  = 210 K                       T2   =    273 + 225 = 498 K
           V1  =  3.5 ลิตร                                       V2  =     ?
            ตามกฎของชาร์ล          =      
                                 =    
                           V2          =      = 8.3 ลิตร

 

ตัวอย่างที่ 2   ถ้าแก๊สตัวอย่างชนิดหนึ่งที่ 15 oC และ 1 atm มีปริมาตร 2.58 l แก๊สดังกล่าวจะมีปริมาตรเท่าใด ถ้ามีอุณหภูมิ 38 oC และมีความดัน 1 atm
วิธีทำจากกฎของ ชาร์ลส์  ดังนั้นที่ความดันเดียวกัน
ในกรณีนี้     T1 = 15 oC + 273 = 288 K      T2 = 38 oC + 273 = 311 K
                   V1 = 2.58 l                           V2 = ?
แทนค่า
            ตามกฎของชาร์ล          =      
                               V2      =        2.78 ลิตร

 

ตัวอย่างที่ 3  แก๊สไนโตรเจนมีปริมาตร 800 cm3 จะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็นเท่าใด ถ้าเพิ่มอุณหภูมิจาก 273 K เป็น 320 K โดยไม่เปลี่ยนแปลงความดัน
วิธีทำ
\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}
แทนค่า
 =         
V2      =        937.73 cm3
ดังนั้น ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น               =        937.73 – 800
=        137.73 cm3             ตอบ

 

ตัวอย่างที่ 4 
แก๊สไนโตรเจนปริมาตร 20 ลิตร ที่อุณหภูมิ 373 เคลวิน เมื่อทำให้อุณหภูมิลดลงเป็น 273 เคลวิน โดยความดันของแก๊สไม่เปลี่ยนแปลง ปริมาตรสุดท้ายของแก๊สเป็นเท่าใด
วิธีทำ
V1      =        20 ลิตร
V2      =        ? ลิตร
T1      =        373  K
T2      =        273 K
แทนค่าในสูตร
\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}
                             20 L   =        V2
373  K                   273 K
V2 = 14.6 L
ที่อุณหภูมิ 273 เคลวิน แก๊สไนโตรเจนจะมีปริมาตร 14.6 ลิตร       ตอบ

edit @ 10 Feb 2011 12:26:04 by PheThai

Comment

smilebig smileopen-mounthed smileconfused smilesad smileangry smiletonguequestionembarrassedsurprised smilewinkdouble winkcry ???????????????   ??????????????????
smilebig smileopen-mounthed smileconfused smilesad smileangry smiletonguequestionembarrassedsurprised smilewinkdouble winkcry ???????????????

Tweet