Prawo Charles’a

Prawo Charles’a (Charles’a prawo objętości)^[1] – termodynamiczne równanie stanu gazu.

Treść prawa:

Ciśnienie gazu ${\displaystyle p}$ w stałej objętości zwiększa się o stały ułamek ciśnienia tego gazu zmierzonego w temperaturze 0 °C przy wzroście temperatury o 1 °C^[1]:

${\displaystyle p=p_{0}\left(1+{\frac {t}{273}}\right)}$

lub

${\displaystyle p\sim T,}$

gdzie:

${\displaystyle p}$ – ciśnienie gazu,

${\displaystyle p_{0}}$ – ciśnienie gazu w temperaturze 0 °C,

${\displaystyle T}$ – temperatura bezwzględna,

${\displaystyle t/{}^{\circ }{\textrm {C}}=T/{\textrm {K}}-273,15}$ – temperatura w skali Celsjusza.

Prawo to zostało sformułowane przez francuskiego fizyka Jacques’a Charles’a^[2]. Podobne prawo dla objętości gazu jest efektem doświadczeń zapoczątkowanych przez Charles’a w 1787 r., sformułowane zostało prawidłowo w 1802 r. przez Josepha Gay-Lussaca i jest obecnie znane jako prawo Gay-Lussaca^[1].

Prawo Charles’a było wykorzystane wraz z innymi prawami gazowymi do sformułowania najbardziej ogólnego równania stanu gazu doskonałego, zwanego równaniem Clapeyrona. Z równania Clapeyrona otrzymuje się od razu:

${\displaystyle p={\frac {n}{V}}RT,}$

${\displaystyle p=(c_{n}R)T,}$

gdzie:

${\displaystyle n}$ – ilość moli gazu (liczność),

${\displaystyle V}$ – objętość,

${\displaystyle R}$ – stała gazowa,

${\displaystyle c_{n}=n/V}$ – koncentracja molowa gazu.

Prawo Charles’a jest spełniane w pełni jedynie przez gaz doskonały^[1], natomiast przez gazy rzeczywiste jedynie w przybliżeniu. Dla dostatecznie niskich ciśnień jest spełniane nawet dla par cieczy.