Калькулятор закона Шарля

Введите расчет

Начальный объём V₁ (л)

Начальная температура T₁ (K)

Конечная температура T₂ (K)

Оставьте V₂ для расчёта. Все температуры должны быть в Кельвинах (K).

Результатов

Конечный объём V₂

3

литры (л)

Начальный объём V₁	2 L
Начальная температура T₁	300 K
Конечная температура T₂	450 K

Что такое закон Шарля?

Закон Шарля — один из основных газовых законов в химии и физике. Он гласит, что при постоянном давлении объём фиксированного количества идеального газа прямо пропорционален его абсолютной температуре. Проще говоря: нагреваете газ — он расширяется, охлаждаете — сжимается. Эта зависимость записывается как \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\), где температуру всегда необходимо выражать в Кельвинах (K).

Закон Шарля: при постоянном давлении газ расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении.

Как пользоваться калькулятором

Введите начальный объём (V₁), начальную температуру (T₁) и конечную температуру (T₂). Убедитесь, что обе температуры заданы в Кельвинах — чтобы перевести из градусов Цельсия, прибавьте 273,15. Калькулятор вычислит конечный объём (V₂) и покажет введённые вами значения для наглядности.

Разбор формулы

Отталкиваясь от равенства \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\), мы выражаем неизвестную величину:

$$V_2 = \frac{\text{V}_1\text{ (L)} \times \text{T}_2\text{ (K)}}{\text{T}_1\text{ (K)}}$$

Поскольку температура входит в формулу в виде отношения, использовать нужно абсолютную шкалу (Кельвин). Шкала Цельсия дала бы бессмысленный или отрицательный результат, ведь 0 °C — это вовсе не нулевая тепловая энергия.

Объём прямо пропорционален абсолютной температуре (в Кельвинах) и образует прямую, проходящую через начало координат.

Пример расчёта

Предположим, в шарике находится 2 л газа при температуре 300 K, и его нагревают до 450 K при постоянном давлении. Тогда

$$V_2 = 2 \times \frac{450}{300} = 2 \times 1{,}5 = 3 \text{ л}$$

Газ расширяется на 50% — ровно настолько же, насколько выросла абсолютная температура.

Частые вопросы

Почему температура должна быть в Кельвинах? Закон Шарля выражает прямую пропорциональность с абсолютной температурой. Только шкала Кельвина начинается от абсолютного нуля, поэтому отношения температур имеют физический смысл.

Что остаётся постоянным? Постоянными удерживаются давление и количество газа (число молей); меняются только объём и температура.

Можно ли найти T₂ вместо объёма? Да, алгебраически \(T_2 = T_1 \times \frac{V_2}{V_1}\), но этот калькулятор рассчитывает именно V₂. Преобразуйте известные значения соответствующим образом.