Kalkulator Hukum Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂
Hukum Charles menyatakan bahawa pada tekanan malar, isipadu gas adalah berkadar terus dengan suhu mutlaknya (dalam Kelvin). Apabila suhu berganda, isipadu juga berganda. Hukum ini ditemui oleh Jacques Charles, ahli fizik Perancis, pada sekitar tahun 1787.
Apakah Hukum Charles?
Hukum Charles ialah salah satu hukum gas asas dalam fizik dan kimia. Dikemukakan oleh Jacques Alexandre César Charles pada akhir abad ke-18, hukum ini menerangkan hubungan antara suhu dan isipadu gas apabila tekanan dikekalkan malar.
Pernyataan mudah: apabila suhu gas meningkat, isipadunya meningkat secara berkadar terus, dan sebaliknya.
Formula Hukum Charles
V₁/T₁ = V₂/T₂
Di mana:
- V₁ = Isipadu awal (liter atau unit lain)
- T₁ = Suhu awal (Kelvin)
- V₂ = Isipadu akhir
- T₂ = Suhu akhir (Kelvin)
Untuk mencari V₂: V₂ = (V₁ × T₂) ÷ T₁
Cara Tukar Celsius ke Kelvin
Suhu dalam kalkulator ini perlu dimasukkan dalam Kelvin. Cara menukar dari Celsius:
K = °C + 273.15
Contoh: 27°C = 300.15 K, 100°C = 373.15 K, 0°C = 273.15 K
Contoh Pengiraan
Gas pada suhu 300 K mempunyai isipadu 10 L. Jika dipanaskan hingga 400 K pada tekanan yang sama, berapakah isipadu barunya?
V₂ = (10 × 400) ÷ 300 = 13.33 L
Isipadu meningkat kerana molekul gas bergerak lebih laju dan menolak dinding bekas lebih kuat apabila dipanaskan.
Hukum Charles dalam Konteks Lebih Luas
Hukum Charles adalah sebahagian daripada teori kinetik gas. Ia paling tepat untuk gas unggul pada tekanan rendah dan suhu sederhana. Dalam dunia nyata, gas nyata menyimpang sedikit dari Hukum Charles terutama pada suhu yang sangat rendah atau tekanan yang sangat tinggi.
| V₁ (L) | T₁ (K) | T₂ (K) | V₂ (L) |
|---|---|---|---|
| 10 | 300 | 400 | 13.33 |
| 10 | 273 | 373 | 13.66 |
| 5 | 300 | 600 | 10.00 |
| 20 | 400 | 200 | 10.00 |
| 1 | 273 | 546 | 2.00 |
| 15 | 300 | 450 | 22.50 |
| 8 | 400 | 300 | 6.00 |
Soalan Lazim
A Hukum Charles menyatakan bahawa pada tekanan malar, isipadu gas adalah berkadar terus dengan suhu mutlaknya (dalam Kelvin). Apabila suhu berganda, isipadu juga berganda. Hukum ini ditemui oleh Jacques Charles, ahli fizik Perancis, pada sekitar tahun 1787.
A Skala Kelvin bermula dari sifar mutlak (−273.15°C), titik di mana semua pergerakan molekul berhenti. Menggunakan Celsius akan memberikan hasil yang salah kerana 0°C bukan titik sifar sebenar. Untuk tukar: K = °C + 273.15. Contoh: 27°C = 300.15 K.
A Hukum Charles menjelaskan mengapa belon mengembang pada hari panas dan mengecut pada musim sejuk, mengapa ban tayar perlu diperiksa tekanan pada suhu yang berbeza, dan bagaimana enjin turbin gas bekerja. Ia juga digunakan dalam industri pembuatan gas dan dalam reka bentuk peralatan tekanan tinggi.
A Hukum Boyle mengkaji hubungan tekanan-isipadu pada suhu malar (tekanan tinggi → isipadu kecil). Hukum Charles pula mengkaji hubungan suhu-isipadu pada tekanan malar (suhu tinggi → isipadu besar). Kedua-dua hukum digabungkan dalam Hukum Gas Gabungan: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂.