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Gesetz von Charles

Hier können Sie das Gesetz von Charles berechnen lassen. Geben Sie dazu unten einfach nur den Druck bei Null Grad sowie die Temperatur in [K] ein.

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Druck bei 0°C  
Temperatur [K]  

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Häufig gestellte Fragen

Beispielrechnung aus der Praxis

Ein gasförmiger Körper wird unter gleichbleibenden Druckverhältnissen um 20 Kelvin auf die Raumtemperatur von 20°C erwärmt. Vor der Erwärmung (also bei 0°C) hat der Körper ein Volumen von exakt 1 m³. Welches Volumen hat der Körper nach der Erwärmung?

V (20°C)    = V0 * (1 + 0 * DT)    
        = 1 m³ * (1 + 20 K / 273,15 K)
        = 1,073 m³

 

Was versteht man unter dem Gesetz von Charles?

Das Gesetz von Charles ist ein Teil des Gay-Lussacschen Gesetzes. Die dahinterliegende Gesetzmäßigkeit geht auf das Ende des 18. Jahrhunderts zurück und beschreibt den folgenden Sachverhalt in Bezug auf das Verhalten von Gasen:

Wie Stoffe anderer Aggregatzustände auch, verändern Gase mit der Temperatur (unter Annahme gleichbleibender Stoffmenge und gleichbleibenden Drucks, also in isobarer Umgebung) ihr Volumen. Umgekehrt steigen bei konstanter Stoffmenge und gleichbleibendem Volumen die Innendrücke der Gase mit der Temperatur an.

 

Wie berechnet man Volumina von Gasen nach dem Gesetz von Charles?

Unter Berücksichtigung der oben dargestellten isobaren Versuchsanordnung ermitteln sich Temperaturen (T) und resultierende Volumina (V) nach folgender Verhältnisgleichung:

T1 / T2        =    V1 / V2

Dabei sind die Variablen mit dem Index 1 die Messwerte des Ausgangszustandes, der Index 2 stellt dann den geänderten Zustand dar.

Im Folgenden wird noch eine Anwendergleichung für die Volumenberechnung auf Basis eines Temperaturunterschieds gezeigt. Bezogen auf die Anfangstemperatur von 0°C gilt:

V (T)    = V0 * (1 + 0* DT)        


Der Volumenausdehnungskoeffizient 0  ist dabei 1 / 273,15 K.

 

Wo wird das Gesetz des Charles in der Praxis angewandt?

Indirekt lässt sich über die Volumenausdehnung eines Gases mithilfe des Gesetzes von Charles auch dessen Temperatur, oder genauer gesagt, Temperaturänderung gegenüber einer Referenztemperatur ermitteln. Dazu muss das Gas lediglich in einen Behälter mit einer dehnbaren Membran eingebracht werden. Alternativ kann auch eine Wandung des Behälters verschiebbar sein.

Vorausgesetzt, dass die Membran nur einen sehr geringen Widerstand darstellt, führt jede Erwärmung des Gases im Behälter zu einer Ausdehnung und Verschiebung dieser Membran. Diese Verschiebung kann geometrisch erfasst und über eine entsprechende Eichung in einen Temperaturwert übersetzt werden. Zu beachten ist, dass mit diesem Verfahren wenn auch geringe Messfehler entstehen können, wenn die Membran aufgrund zu hoher Eigenspannung keinen vollständigen Druckausgleich zwischen Gas und Umgebung ermöglicht.

 



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