샤를의 법칙은 어떤것을 말해주는 건가요?

Question

안녕하세요? 열역학을 하다보면 항상 나오는게 샤를의 법칙이 계속 나오잖아요~ 그런데 샤를의 법칙은 어떤것을 말해주는 건가요?

Answer 1

안녕하세요.

샤를의 법칙(Charles`s Law)은 열역학에서 매우 중요한 원리 중 하나로, 기체의 부피와 온도 간의 관계를 설명합니다. 이 법칙은 1787년 자크 샤를(Jacques Charles)에 의해 처음 발견되었으며, 종종 '부피-온도 법칙(Volume-Temperature Law)'으로도 불립니다.
샤를의 법칙은 일정한 압력 하에서 이상 기체의 부피는 절대 온도에 직접 비례한다고 말합니다. 이 법칙은 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다 :

V∝T

여기서 V는 기체의 부피이고, T는 절대 온도(Kelvin 단위)입니다. 즉, 기체의 온도가 상승하면 부피도 증가하며 온도가 낮아지면 부피도 감소합니다. 이 관계를 상수로 표현하면 다음과 같은 등식이 성립합니다 :

(V₁ / T₁) = (V₂ / T₂)

이 등식에서 V₁과 T₁은 초기 부피와 초기 온도를 나타내며, V₂와 T₂는 변화 후의 부피와 온도를 나타냅니다. 이 법칙은 기체가 가열될 때 확장하고, 냉각될 때 수축한다는 것을 공식적으로 나타내며, 일상 생활에서도 적용되는 다양한 현상들을 설명하는 데 사용됩니다.

예를 들어, 열기구가 하늘로 떠오르는 것은 샤를의 법칙에 의한 현상입니다. 열기구 내부의 공기를 가열하면 공기의 부피가 증가하여, 주변보다 밀도가 낮아지고, 이로 인해 열기구는 상승합니다.