Charles Yasası nedir?
Charles Yasası, sabit basınç altında bir gazın hacmi ile sıcaklığı arasındaki ilişkiyi tanımlayan bir fizik yasasıdır. Bu yasa, 18. yüzyılda Fransız bilim insanı Jacques Charles tarafından keşfedilmiştir.
Charles Yasası'nın Tanımı:
Charles Yasası'na göre, sabit basınç altında tutulan bir gazın hacmi (V), mutlak sıcaklığı (T, Kelvin cinsinden) ile doğru orantılıdır. Yani, bir gazın sıcaklığı arttıkça hacmi de artar; sıcaklığı azaldıkça hacmi de azalır.
Bu ilişki şu şekilde ifade edilir:
V / T = sabit (Sabit basınç altında)
- V: Gazın hacmi
- T: Gazın mutlak sıcaklığı (Kelvin cinsinden)
Başka bir ifadeyle, sıcaklık arttığında gazın molekülleri daha hızlı hareket eder ve bu da moleküllerin birbirinden daha fazla uzaklaşmasına neden olur, böylece gazın hacmi artar. Tam tersi durumda, sıcaklık düştüğünde moleküller daha yavaş hareket eder ve hacim azalır.
Charles Yasası Denklemi:
İki farklı durumda gazın hacmi ve sıcaklığı değişiyorsa, Charles Yasası şu şekilde ifade edilebilir:
V₁ / T₁ = V₂ / T₂
- V₁: İlk hacim
- T₁: İlk sıcaklık (Kelvin cinsinden)
- V₂: İkinci hacim
- T₂: İkinci sıcaklık (Kelvin cinsinden)
Bu denklem, sabit basınç koşullarında gazın sıcaklığı ve hacmi değiştiğinde kullanılabilir.
Örnek:
Bir gazın hacmi 2 litre ve sıcaklığı 300 K ise, sıcaklık 600 K'ye çıkarıldığında hacmi ne olur?
Charles Yasası'nı kullanarak:
V₁ / T₁ = V₂ / T₂
(2 L) / (300 K) = V₂ / (600 K)
Bu denklemi çözerek:
V₂ = (2 L × 600 K) / 300 K
V₂ = 4 L
Bu durumda, sıcaklık iki katına çıktığında gazın hacmi de iki katına çıkar ve yeni hacim 4 litre olur.
Charles Yasası'nın Günlük Hayattaki Örnekleri:
- Sıcak Hava Balonları: Balonun içindeki hava ısıtıldığında gaz genleşir ve hacmi artar. Bu da balonun yükselmesine neden olur.
- Otomobil Lastikleri: Sıcak günlerde lastiklerin içerisindeki hava ısındıkça genişler ve lastiklerin basıncı artar.
- Soğuk Havada Top: Soğuk havada bir topun içinde hava molekülleri daha yavaş hareket eder, bu yüzden topun hacmi küçülür ve top daha az sert olur.
Charles Yasası, bir gazın hacminin sıcaklığı ile doğrudan orantılı olduğunu açıklayan temel bir yasadır. Sabit basınç altında, gazın sıcaklığı arttıkça hacmi de artar; sıcaklık düştüğünde ise hacim azalır. Bu yasa, gazların termodinamiğiyle ilgili birçok olayı açıklamada kullanılır.