Định luật Charles là một trong những định luật quan trọng nhất trong nhiệt động học. Hãy cùng khám phá định luật này để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của khí dưới ảnh hưởng của nhiệt độ. Bài viết được tóm tắt ngắn gọn, đầy đủ và dễ hiểu giúp các em dễ dàng tiếp thu kiến thức hơn.
Định luật Charles là gì?
– Định luật Charles là một nguyên lý trong nhiệt động học, mô tả mối quan hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một khối khí. Theo định luật này, thể tích của khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi.
– Khi giữ không đổi áp suất của một khối lượng khí xác định thì thể tích V của khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối T của nó.
\(\frac{V}{T} = \text{hằng số}\)
– Định luật Charles được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
- Nhiệt kế khí: Dùng để đo nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cơ thể,…
- Bình gas, bóng bay.
- Cảm biến áp suất: Sử dụng trong cảm biến áp suất lốp xe, cảm biến áp suất khí quyển,…
- Hệ thống điều hòa: Ứng dụng sự thay đổi thể tích của khí để điều chỉnh nhiệt độ.
- Y học: Hỗ trợ trong chẩn đoán và điều trị các bệnh về phổi.
- Vật lý: Được sử dụng trong nghiên cứu các tính chất của khí.
Một vài thí nghiệm minh họa định luật Charles
Sử dụng bộ dụng cụ thí nghiệm dưới đây:
Bộ thí nghiệm minh họa định luật Charles
Chuẩn bị:
– Xi lanh thuỷ tinh dung tích 50 mL, có độ chia nhỏ nhất 1 mL (1).
– Nhiệt kế điện tử (2).
– Ba cốc thuỷ tinh (3), (4), (5).
– Nút cao su để bịt đầu ra của xi lanh.
– Giá đỡ thí nghiệm (6).
– Nước đá, nước ấm, nước nóng.
– Dầu bôi trơn.
Tiến hành:
Bước 1: Cho một chút dầu bôi trơn vào pit-tông để pit-tông dễ dàng di chuyển trong xi lanh. Điều chỉnh pit-tông ở mức 30 mL, bịt đầu ra của xi lanh bằng nút cao su.
Bước 2: Ghi giá trị nhiệt độ phòng và thể tích không khí trong xi lanh vào bảng kết quả.
Bước 3: Đổ nước đá vào cốc (3).
Bước 4: Nhúng xi lanh và nhiệt kế vào cốc. Sau khoảng thời gian 3 phút, ghi giá trị thể tích V của không khí trong xi lanh và nhiệt độ t vào bảng số liệu.
Bước 5: Lần lượt đổ nước ấm vào cốc (4) và nước nóng vào cốc (5). Thực hiện tương tự bước 4 ở mỗi trường hợp.
Các định luật Charles và Boyle các định luật gần đúng
Các định luật Boyle và Charles được rút ra từ các thí nghiệm ở áp suất dưới 106 Pa và nhiệt độ trên 200 K.
Ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp, các định luật này không còn chính xác. Khí lý tưởng được định nghĩa là loại khí tuân theo các định luật Boyle và Charles.
Tuy nhiên, trong điều kiện áp suất và nhiệt độ bình thường, sự khác biệt giữa khí lý tưởng và khí thực không đáng kể, nên các định luật của khí lý tưởng vẫn có thể áp dụng cho khí thực nếu không đòi hỏi độ chính xác cao.
Trên đây là lý thuyết về Định luật Charles và tầm quan trọng của nó trong nghiên cứu khí học. Những kiến thức này sẽ giúp các em chỉ trong việc học tập mà còn trong việc giải thích nhiều hiện tượng tự nhiên. Hy vọng rằng qua bài viết ngắn gọn này các em sẽ ghi nhớ và áp dụng định luật này vào thực tiễn.
<<Xem thêm>> Lý thuyết Vật lý 12 bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí
Tác giả:
thaovy
Chào các bạn! Mình là Thảo Vy - Sinh viên K28 - Đại học Sư phạm Hà Nội. Với nhiều năm kinh nghiệm giảng dạy, chuyên môn vững vàng, phương pháp sư phạm hiện đại và nhiệt huyết làm nghề hy vọng sẽ giúp các em đạt kết quả tốt nhất.
