Qu'est-ce que la loi de Charles ?
La loi de Charles fait partie des lois fondamentales des gaz en chimie et en physique. Elle énonce qu'à pression constante, le volume d'une quantité fixe de gaz parfait est directement proportionnel à sa température absolue. Autrement dit : chauffez un gaz et il se dilate ; refroidissez-le et il se contracte. Cette relation s'écrit \(V_1/T_1 = V_2/T_2\), où les températures doivent toujours être exprimées en kelvins (K).
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez le volume initial (V₁), la température initiale (T₁) et la température finale (T₂). Veillez à exprimer les deux températures en kelvins : pour convertir des degrés Celsius, ajoutez 273,15. Le calculateur détermine le volume final (V₂) et affiche vos valeurs saisies pour référence.
La formule expliquée
En partant de \(V_1/T_1 = V_2/T_2\), on réorganise l'équation pour isoler l'inconnue :
$$V_2 = \frac{\text{V}_1\text{ (L)} \times \text{T}_2\text{ (K)}}{\text{T}_1\text{ (K)}}$$Comme la température intervient sous forme de rapport, il faut impérativement utiliser une échelle absolue (le kelvin). Employer les degrés Celsius donnerait des résultats absurdes, voire négatifs, car 0 °C ne correspond pas à une énergie thermique nulle.
Exemple résolu
Imaginons un ballon contenant 2 L de gaz à 300 K que l'on réchauffe jusqu'à 450 K, à pression constante. On obtient alors
$$V_2 = 2 \times \frac{450}{300} = 2 \times 1{,}5 = 3 \text{ L}$$Le gaz se dilate de 50 %, ce qui correspond exactement à la hausse de 50 % de la température absolue.
Foire aux questions
Pourquoi la température doit-elle être en kelvins ? La loi de Charles repose sur une proportionnalité directe avec la température absolue. Seule l'échelle Kelvin commence au zéro absolu, ce qui rend les rapports physiquement cohérents.
Qu'est-ce qui reste constant ? La pression et la quantité de gaz (en moles) sont maintenues constantes ; seuls le volume et la température varient.
Puis-je plutôt calculer T₂ ? Oui, l'algèbre donne \(T_2 = T_1 \times (V_2 / V_1)\), mais cet outil calcule V₂. Adaptez vos valeurs connues en conséquence.
