Calculateur de la loi de Charles

Qu'est-ce que la loi de Charles ?

La loi de Charles, nommée d'après Jacques Charles, est une loi des gaz qui décrit comment les gaz ont tendance à se dilater lorsqu'ils sont chauffés. Elle stipule que le volume d'une masse fixe de gaz est directement proportionnel à sa température absolue lorsque la pression reste constante. Cette relation est fondamentale pour comprendre le comportement des gaz dans diverses conditions de température.

Comment calculer en utilisant la loi de Charles

Pour utiliser la loi de Charles dans les calculs, suivez ces étapes :

1. Assurez-vous d'avoir le volume initial (\(V_1\)) et la température (\(T_1\))
2. Déterminez soit le volume final (\(V_2\)) soit la température (\(T_2\))
3. Appliquez l'équation de la loi de Charles pour trouver la variable inconnue
4. Assurez-vous que toutes les températures sont en Kelvin (K)

Formule

La loi de Charles s'exprime mathématiquement comme suit :

\[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \]

Où :

• \(V_1\) est le volume initial
• \(T_1\) est la température initiale (en Kelvin)
• \(V_2\) est le volume final
• \(T_2\) est la température finale (en Kelvin)

Étapes de calcul

Calculons le volume final lorsqu'un gaz de 2,0 L à 300 K est chauffé à 400 K :

1. Identifiez les valeurs connues : \(V_1 = 2,0 \text{ L}\), \(T_1 = 300 \text{ K}\), \(T_2 = 400 \text{ K}\)
2. Appliquez l'équation de la loi de Charles : \[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \]
3. Réarrangez pour résoudre \(V_2\) : \[ V_2 = \frac{V_1 \times T_2}{T_1} \]
4. Substituez les valeurs et calculez : \[ V_2 = \frac{2,0 \text{ L} \times 400 \text{ K}}{300 \text{ K}} = 2,67 \text{ L} \]

Exemple et représentation visuelle

Visualisons la loi de Charles avec notre exemple :

Cette représentation visuelle montre :

• L'état initial (bleu) : 2,0 L à 300 K
• L'état final (vert) : 2,67 L à 400 K
• L'augmentation du volume lorsque la température augmente, illustrant la loi de Charles

Cet exemple démontre comment les gaz se dilatent lorsqu'ils sont chauffés à pression constante, un principe clé pour comprendre le comportement des gaz et de nombreuses applications réelles en science et en ingénierie.