Przemiana izochoryczna (prawo Charlesa)

fizyka nurkowania

Przemiana izochoryczna (prawo Charlesa) występuje, kiedy objętość jest stała, zmianie ulega temperatura i ciśnienie. Równanie gazu doskonałego przyjmuje postać uproszczoną P1/T1=P2/T2.

Uwaga: Temperatura musi być podawana w stopniach Kelvina K.

Przykład 1

Powietrze w czasie sprężania zwiększa swoja temperaturę nawet do 80C. Rozgrzane wpływa do butli, gdzie się schładza oddając część ciepła butli. Napełniliśmy butlę powietrzem do 200at i temp. powietrza w butli wynosi 47C. Następnie pojechaliśmy nurkować. Butla w czasie przejazdu schłodziła się do 7C. Jaką wartość ciśnienia pokaże manometr przed wejściem do wody?

Rozwiązanie:
Objętość gazu nie uległa zmianie (zależy ona od wielkości butli [zmianę rozmiaru butli pod wpływem temperatury zaniedbujemy] a więc mamy równanie przy stałej objętości V=const. Należy przekształcić równanie ze względu na

p2 = p1 * T2/T1

(pamiętaj temperatura w stopniach Kelvina).

T2 = 273 + 7 = 280K
T1 = 273 +47 = 320K

p2 = 200at * 280/320

p2 = 200at * 0,875 = 175at

Ciśnienie w butli będzie wynosić 175at czyli spadnie o 25at.

Przykład 2

Nurek napełnił butlę powietrzem do ciśnienia 200at. Temp. Powietrza w butli była 47C. Butlę pozostawił na słońcu i temp butli wzrosła do 87C. Jakie jest ciśnienie w butli?

Rozwiązanie:
Objętość gazu nie uległa zmianie a więc mamy równanie przy stałej objętości V=const. Należy przekształcić równanie ze względu na

p2=p1*T2/T1

(pamiętaj temperatura w stopniach Kelvina)

T2 = 273 + 87 = 360K
T1 = 273 +47 = 320K

p2 = 200at * 360/320

p2 = 200at * 1,125 = 225at

Ciśnienie w butli będzie wynosić 225at czyli wzrośnie o 25at.