Sıcak hava balonu neden havalandı? Seni Charlie Yasasına yaklaştırır
Charlie Yasasının Tanımı
Charles Yasası: Basınç sabit kaldığında, gaz hacmi V, sıcaklık T ile orantılıdır. Charles Yasası denklemi şu şekilde ifade edilebilir:
VT
Bunlar arasında V gaz hacmi ve T sıcaklıktır.
Bu yasa, hacim ve sıcaklık arasındaki doğrusal ilişkiyi şart koşmaktadır. Sıcaklık genellikle Uluslararası Birimler Sistemi olan Kelvin K'yi kullanır.
Haziran 1783'te Joseph ve Etienne Montgolfier, 30 fit çapında bir balonu havada yüzdürmek için sıcak hava kullanarak şişirdi. Dev yaratık havada 1.5 mil uçtu ve sonra çimen ve tozla kaplı yeniden keşfedildi. Haber hızla Fransa'ya yayıldı.
Bu uçuşun haberini duyan Jacques Alexander Cesar Charles merakla doluydu ve kendi balonlarıyla benzer deneyler yapmaya karar verdi (o ünlü bir balon meraklısıdır - muhtemelen Bu iki kelimeyi bir araya getirin) ve şimdi Charlie Yasası olarak adlandırılan şeyi formüle edin.
Charlie basit bir deney yaptı, 5 balonu aynı basınç ve hacimdeki farklı türdeki gazlarla doldurdu. Sonra onları 80 santigrat derece yüksek bir sıcaklığa koyun. Tüm balonların şişirildiğini gördü.
Charles Yasasının açıklaması ve ifadesi
Bilim adamı Maxwell, sözde bir açıklama yaptı. Gazın kapladığı alanın büyüklüğünün yalnızca parçacıklarının hareketiyle ilgili olduğunu gösterdi. Parçacıklar sürekli olarak kapla çarpışır. Sayısız gaz partikülünün hızlı etkisi, kabın yüzeyine bir kuvvet uygular. Bu kuvvet, belirli bir basınca dönüşür.
Bu etki önemli değildir, ancak genel olarak, etki kabın yüzeyine çok fazla baskı uygular. Örneğin, bir helyum balonunda, saniyede 1 mil hızla kauçuğun her santimetrekaresini bir saniyede döven yaklaşık 10 ^ 24 (yüz milyon milyar milyar) helyum atomu vardır! Bu basınca hava basıncı denir.
Hava basıncı, belirli bir alandaki çarpışma ve kuvvet ile orantılıdır. Bu nedenle, çarpışma ne kadar fazlaysa baskı o kadar büyük olur. Önemli bulgular, gaz moleküllerinin hareket ve çarpışma sıklığının gazın sıcaklığına bağlı olduğunu göstermektedir. Bu, daha sıcak gazın duvar üzerinde daha büyük bir basınca sahip olduğu ve ortaya çıkan basıncın daha büyük olduğu anlamına gelir. Bu Guy Lusak'ın kanunu.
Bununla birlikte, kabın hacmi sert ve sınırlı olduğu veya basitçe sabit olduğu sürece, basıncın artan sıcaklıkla artacağının farkında olmalıyız. Pompa, pistonu itip çektiğimizde sıcak havayı dışarı attığından bunu açıkça göstermektedir. Ama bu süreçte balonun kendisine ne oldu?
Isıtılmış gazla temas ettiğinde, hacmi sabit olmadığı için hacmi artacaktır - bilya genişledikçe, basınç artsa bile, basınç sabit bir oranda artacak ve dolayısıyla sabit bir değerle sınırlanacaktır. Giderek daha fazla sıcak gaz pompalandıkça, kauçuk genişler ve aktif gaz parçacıkları titreşerek iç yüzeyi iterek dışarı doğru iter. Bu, Charles Yasasına tamamen uygundur.
Yukarıdaki tablo, Charles yasasının mutlak sıfırı (0 K veya -273.15 ° C) tanımlamak için de kullanılabileceğini göstermektedir. İfadeye göre mutlak sıfır gaz hacmi sıfırdır.
Uygulama-Sıcak Hava Balonu
Bu, Charles Yasasının en yaygın uygulamasıdır. Rüzgardaki bu zihinsel imgeler, Charlie'yi genişlemesinin altında yatan mekanizma hakkında düşünmeye motive ediyor. MÖ 3. yüzyıldan sonra insanlar, bir nesnenin yer değiştirdiği sıvıdan daha az ağırlığa sahip olduğunda, sıvının üzerinde yüzebileceğini biliyorlardı. Ya da basitçe ifade etmek gerekirse, bir nesnenin yoğunluğu bir sıvınınkinden daha azsa, yüzer.
Charlie Yasası, sıcak hava balonlarının nasıl çalıştığına dair kısa bir açıklama sağlar. Charles Yasasına göre, bir balon ısıtılmış gazla doldurulursa hacmi artacaktır. Hacimdeki artıştan sonra, balon aynı kalitede çevreleyen havadan daha büyük bir hacim kaplar - yoğunluğu artık soğuk havadan daha düşüktür, bu nedenle balon yükselmeye başlar.
Bu aynı zamanda helyum balonlarının soğukta neden küçülme eğiliminde olduğunu da açıklıyor. İçerideki sıcak hava, içgüdüsel olarak termodinamik yasalarına uyar ve daha soğuk alanlara yayılır. Daha soğuk olan gazın molekülleri daha az salındığından ve daha az alan gerektirdiğinden, sıcak hava çıkışı iç basıncı düşürür. Basitçe ifade etmek gerekirse, balonun içindeki sıcaklık düştükçe hacmi küçülür.
Pnömatik lastik
Bu tamamen bir uygulama değildir, ancak bir yan ürüne eşdeğerdir ve Charles Yasasının en çok alıntı yapılan ikinci uygulaması olabilir. Bir lastik kavurucu yaz sıcağında karaya oturduğunda, lastiği kasadan çıkarmaktan Charles 'Law sorumludur. Dış sel, sürekli olarak iç lastiğe girer ve kademeli olarak lastiğin genişlemesine, dolayısıyla deforme olmasına veya tamamen patlamasına neden olur.
Lastiklerin yaz aylarında düzenli olarak kontrol edilmesi şiddetle tavsiye edilir. İhmal ve sürekli çalışma, son derece tehlikeli sonuçlara yol açabilir, çünkü lastik daha fazla genişlerse, herhangi bir zamanda patlayabilir.Ayrıca, sürtünmeden kaynaklanan kaçınılmaz ısı girişi, lastiğin yırtılmasını daha da kötüleştirecektir. Evet, teşekkürler Charles.
araba
Bir arabanın motoru, doğrudan üstlerinde sıvı olduğunda veya olmadığında periyodik olarak yukarı ve aşağı sallanan, arka arkaya bağlanmış bir dizi pistondan oluşur. Pistonların uçları krank miline benzersiz bir şekilde bağlanır, böylece yukarı ve aşağı milin dönüşünü tahrik eder. Krank milinin zıt uçları arabanın arka tekerleklerine bağlıdır, böylece kol döndüğünde tekerlekler de döner.
Yine, Charlie'nin yasası temel nedendir. Piston, yakıtın yanmasıyla ortaya çıkan gaz tarafından hareket ettirilir. Yanma çok fazla ısı üretir. Sonuç olarak, sıcaklık yükselir ve dönüştürülen gaz hemen genişleyerek kaynayan parçacıkların pistona doğru koşmasına neden olur. Pistonu tüm güçleriyle iterler ve aracı ileri doğru sürerler.
Referans
1. WJ Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Ah su-bilim
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
