Çarlz qanunu qaz qanunlarının öyrənilməsində əsas prinsipdir, təzyiqi sabit saxlayaraq müəyyən qaz miqdarının həcmi və temperaturu arasındakı əlaqəni təsvir edir. Bu qanun 18-ci əsrin sonlarında qanunu tərtib edən fransız ixtiraçısı və alimi Jak Şarlzın şərəfinə adlandırılmışdır. Çarlz Qanunu kimya, fizika və müxtəlif mühəndislik fənləri sahəsində qazların müxtəlif istilik şəraitlərində necə davrandığına dair fikirlər təklif edən vacib bir anlayışdır.
Çarlz qanunu sabit təzyiqdə saxlanılan müəyyən miqdarda qazın həcminin Kelvin temperaturu ilə düz mütənasib olduğunu bildirir. Bu formula ilə ifadə edilə bilər:
\( V \propto T \)burada \( V \) qazın həcmini, \( T \) isə Kelvində qazın temperaturudur. Daha praktik dillə desək, qazın temperaturu artarsa, təzyiqin sabit qaldığını fərz etsək, onun həcmi də artacaq. Əksinə, temperatur aşağı düşərsə, qazın həcmi də azalacaq.
Çarlz Qanununda həcm və temperatur arasındakı əlaqə də tənliklə göstərilə bilər:
\( \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \)burada \( V_1 \) və \( V_2 \) müvafiq olaraq qazın ilkin və son həcmləridir, \( T_1 \) və \( T_2 \) isə Kelvində ilkin və son temperaturlardır.
Çarlz qanunu qaz molekullarının kinetik enerjisinin mütləq temperaturla düz mütənasib olduğunu irəli sürən qazların kinetik nəzəriyyəsindən götürülə bilər. Qazın temperaturu artdıqca onun molekullarının kinetik enerjisi də artır və bu da onların daha sürətlə hərəkət etməsinə səbəb olur. Bu artan hərəkət qazın genişlənməsinə və bununla da onun həcminin artmasına səbəb olur.
Çarlz Qanununun düsturu temperatur və həcm arasında birbaşa əlaqənin sadə ifadəsidir:
\( V = kT \)Bu tənlikdə \( k \) qazın təzyiqindən və qazın miqdarından (mol) asılı olan sabitdir. Bu tənlik göstərir ki, təzyiq və mol sabit olduqda qazın həcmi \( V \) onun temperaturu ilə \( T \) düz mütənasibdir.
Çarlz Qanununun gündəlik həyatda və müxtəlif elmi sahələrdə geniş tətbiqi var. Aşağıda Çarlz Qanununun aydın olduğu bəzi nümunələr verilmişdir:
Çarlz Qanununu nümayiş etdirmək üçün sadə bir təcrübə şar, dondurucu və isti yerdən ibarətdir (günəşli gündə çöldə olduğu kimi). Əvvəlcə bir balonu qismən şişirin və bağlayın. Balonu suya batıraraq və yerdəyişən həcmi qeyd etməklə onun həcmini ölçün. Sonra balonu dondurucuya qoyun və bir neçə saat soyumağa icazə verin. Balonu çıxarın və həcmini yenidən ölçün; azaldığını görəcəksiniz. Bundan sonra, balonu isti bir yerə qoyun və ya həddindən artıq istiləşməməyə diqqət edərək, saç qurutma maşını ilə yumşaq bir şəkildə qızdırın. Balonun həcmini bir daha ölçün və onun artdığını müşahidə edin. Temperatur ilə həcmdə bu dəyişiklik təzyiqi sabit saxlamaqla (çünki şar sərbəst genişlənə bilir) Çarlz Qanununun hərəkətdə olduğunu nümayiş etdirir.
Çarlz Qanununu başa düşmək, qazların müxtəlif temperatur şəraitində, xüsusən də təzyiqin sabit saxlanıldığı vəziyyətlərdə davranışlarını anlamaq üçün çox vacibdir. Bu qanun mühərriklərin və soyuducu sistemlərin dizaynından tutmuş hava şəraitinin proqnozlaşdırılmasına və atmosfer hadisələrinin öyrənilməsinə qədər müxtəlif praktik tətbiqlərdə təsir göstərir. Akademik sahələrdə Çarlz Qanunu termodinamikada daha mürəkkəb nəzəriyyələr üçün əsas rolunu oynayır və fizika və kimya arasında körpü anlayışlarına kömək edir.
Üstəlik, Çarlz Qanunu, Boyle Qanunu (təzyiq və həcmlə əlaqəli) və Birləşdirilmiş Qaz Qanunu kimi digər qaz qanunları ilə birlikdə İdeal Qaz Qanununun əsasını təşkil edir. İdeal Qaz Qanunu termodinamika və kimyanın öyrənilməsində həlledici tənlikdir və vahid, vahid tənlikdə təzyiq, həcm, temperatur və qazın miqdarı arasındakı əlaqələri əhatə edir:
\( PV = nRT \)burada \( P \) təzyiqi, \( V \) həcmi, \( n \) maddənin miqdarını (mol), \( R \) ideal qaz sabitini, \( T \) temperaturu göstərir. Kelvində. Çarlz Qanunu bu geniş tənliyin ayrılmaz hissəsi olan qazların temperatur dəyişikliklərinə necə reaksiya verdiyini anlamamıza kömək edir.
Təhsil mühitində Çarlz Qanunu kinetik molekulyar nəzəriyyənin və qaz molekullarının mikroskopik davranışlarının həcm kimi makroskopik xüsusiyyətlərdə necə təzahür etdiyini nəzərəçarpacaq və sadə şəkildə nümayiş etdirir. O, həmçinin tələbələrə mütləq sıfır anlayışını, qazın həcminin nəzəri olaraq sıfıra çatacağı nəzəri temperaturu anlamağa kömək edir və Kelvin şkalasının elmdə temperaturun ölçülməsi üçün əhəmiyyətini vurğulayır.
Xülasə, Çarlz Qanunu qaz qanunları sahəsində əsas prinsipdir, təzyiq sabit qaldıqda qazların həcmi və temperaturu arasında birbaşa əlaqəni göstərir. Onun tətbiqləri gündəlik texnologiyaya, ətraf mühit elminə və müxtəlif sənaye proseslərinə toxunur. Təcrübələr və praktik nümunələr vasitəsilə Çarlz Qanunu müasir fizika elminin və mühəndislik fənlərinin əksəriyyətinin əsasını təşkil edən qazların əsas davranışlarına bir pəncərə təqdim edir.
