1 La relació entre els vols amb globus i la llei de Charles La història dels globus aerostàtics està molt relacionada amb Jacques Charles. Els seus estudis van permetre calcular l’augment de volum que experimentava un gas quan s’escalfava a una determinada temperatura, mantenint-se a la pressió atmosfèrica. Com es controla el vol d’un globus? • Alguns globus estan fabricats amb un material flexible. Hi ha globus en què s’utilitza un gas més lleuger que l’aire, inicialment hidrogen, avui, heli. • Quan s’escalfa, augmenta la temperatura del gas i s’expandeix. Com que el globus i el gas que conté estan a l’atmosfera, el procés es produeix a pressió constant (la pressió atmosfèrica). El volum i la temperatura són directament proporcionals (llei de Charles). • El globus, amb el gas calent, és menys dens que l’aire, i pot elevar-se i sostenir-se volant. • Per baixar, es deixa d’escalfar el gas. Disminueix la seva temperatura i, amb això, el volum en la mateixa proporció. • La densitat de l’aire del globus va augmentant i pot baixar a poc a poc. EXEMPLE RESOLT 4 A la nostra cuina, que està a 30 ºC, tenim una ampolla parcialment plena d’aigua. L’espai que queda lliure està ocupat per 200 ml de gas. Fiquem l’ampolla a la nevera, on la temperatura és de 4 ºC. Quin volum ocupa el gas que hi ha a l’ampolla? Si l’ampolla és de plàstic tou, què experimentarà? 1. Representa els dos estats del gas amb les seves magnituds. p1 = 1 atm V1 = 200 ml T1 = 30 °C p2 = 1 atm V2 = ? T2 = 4 °C 2. Identifica la llei que s’ha d’aplicar. Transformació a p = ct., aplica la llei de Charles. V T V T 1 1 2 2 = 3. O pera per aïllar T2: V T V T V T V T T V V T 1 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 = = = " " · · · 4. A bans de substituir les dades, has d’expressar totes les quantitats de cada magnitud en les mateixes unitats. La temperatura ha d’estar expressada en kelvin: T1 (K) = T1 (°C) + 273 = 30 °C + 273 = 303 K T2 (K) = T2 (°C) + 273 = 4 °C + 273 = 277 K Aplica la llei de Charles: V T T V 2 2 1 1 = = = 277 K 303 K 200 ml 182,8 ml · · El gas ocupa menys volum. Si l’ampolla és de plàstic tou, s’aixafarà. 12 Un globus ocupa un volum d’1 m³ a la temperatura de 20 °C. S’escalfa el gas de l’interior fins a 100 °C. Quin serà ara el seu volum si el procés va tenir lloc a la pressió atmosfèrica? 13 Raona la veracitat d’aquesta frase: «Quan un gas pateix transformacions a pressió constant, el volum i la temperatura són directament proporcionals. És a dir, si la temperatura del gas passa de 20 °C a 40 °C, el volum també es duplica». A C T I V I T A T S 17
RkJQdWJsaXNoZXIy