ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของแก๊สสามารถแสดงได้โดยใช้ กฎของชาร์ล (Charles’ law) ซึ่งกล่าวว่า
เมื่อความดันของแก๊สคงตัว ปริมาตรของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์
สมการของกฎของชาร์ลคือ
1 | V1 / T1 = V2 / T2 |
โดยที่
- V1 คือปริมาตรของแก๊สในสถานะแรก
- T1 คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ของแก๊สในสถานะแรก (เคลวิน)
- V2 คือปริมาตรของแก๊สในสถานะที่สอง
- T2 คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ของแก๊สในสถานะที่สอง (เคลวิน)
กฎของชาร์ลสามารถอธิบายได้ว่า เมื่ออุณหภูมิของแก๊สเพิ่มขึ้น ปริมาตรของแก๊สจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิของแก๊สลดลง ปริมาตรของแก๊สจะลดลง ตัวอย่างของกฎของชาร์ล เช่น
- เมื่อเราต้มน้ำ น้ำจะเดือดและกลายเป็นไอน้ำ อุณหภูมิของไอน้ำจะสูงขึ้น ทำให้ปริมาตรของไอน้ำเพิ่มขึ้น
- เมื่อเราเอาขวดแก้วบรรจุน้ำแข็งไปแช่ในตู้เย็น อุณหภูมิของน้ำแข็งจะลดลง ทำให้ปริมาตรของน้ำแข็งลดลง
การประยุกต์ใช้กฎของชาร์ล
กฎของชาร์ลสามารถนำไปใช้ในชีวิตประจำวันและอุตสาหกรรมมากมาย ตัวอย่างเช่น
- การอบขนม จะใช้กฎของชาร์ลเพื่อคำนวณปริมาตรของแป้งและอากาศในเตาอบ
- การวัดอุณหภูมิของแก๊ส สามารถใช้กฎของชาร์ลเพื่อคำนวณอุณหภูมิของแก๊สในภาชนะที่มีปริมาตรคงที่
- การขนส่งแก๊ส จะใช้กฎของชาร์ลเพื่อคำนวณปริมาตรของแก๊สในภาชนะบรรจุแก๊สเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
สรุป
กฎของชาร์ลเป็นความสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของแก๊ส การศึกษากฎของชาร์ลช่วยให้เข้าใจและประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับแก๊สในชีวิตประจำวันและอุตสาหกรรม