Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.

DYK på YouTube  DYK på Facebook  Hämta RSS feed  NYHETSBREV!!

  Viden  Vetenskap
Fysik – Charles lag
Fysik – Charles lag
1 av 1

Fysik

– Charles lag

Text Jesper Kjøller illustration Charly
I den här artikelserien kan du friska upp tidigare kunskaper och förhoppningsvis tillföra ytterligare aspekter. I varje nummer framöver går vi igenom dykningens grundläggande lagar och deras upphovsmäns liv och levnad. Den kunskap vi har om våra fysiska reaktioner på vatten och tryck, har vi fem herrar att tacka. Och som av en slump samman faller den alfabetiska och kronologiska ordningen nästan perfekt: Arkimedes, Boyle, Charles, Dalton och Henry. I vår genomgång av dykerifysikens alfabet har vi kommit till C som i Charles.

Charles lag beskriver sambandet mellan temperatur och tryck. Därför ger lagen en viktig komplettering till Boyles lag som bara gäller så länge temperaturen är konstant.
Ofta upplever du att trycket minskar i dykflaskan under de första minuterna av ett dyk. Det beror inte på att du har högre luftförbrukning i början. Gasens temperatur sjunker när flaskan har varit i vattnet en stund och då minskar trycket. Sambandet beskrivs i Charles lag som säger:
Förändringar i tryck eller volym i en given gasmängd är direkt proportionella mot förändringarna i absolut temperatur.
Uttryckt matematiskt:
P · V  = k
  T
Där T är den aktuella temperaturen i Celsius + 273 Kelvingrader och P är det absoluta trycket.

Temperaturen är egentligen ett mått på hur snabbt molekylerna rör sig. Om de står helt stilla befinner de sig vid den absoluta nollpunkten, 0 grader Kelvin eller minus 273,15 grader Celsius. När temperaturen stiger börjar molekylerna att röra sig och stöter emot behållarens väggar. Antingen stiger då trycket eller så ökar behållarens volym. Ju snabbare molekylerna rör sig desto oftare stöter de mot väggen och desto mer ökar trycket.

Charles tumregel
Om man vill göra mycket exakta beräkningar går det att använda formeln som den står och sätta in de värden man har tillängliga. I praktiken har man sällan användning för en massa decimaler. Då kan man använda en tumregel som säger:
För varje grads temperaturändring ökar eller minskar trycket med cirka 0,73 bar.
Låt oss ta ett räkneexempel. En luftflaska fylls till 200 bar. Under fyllningen ökar flaskans temperatur till 40 grader C. Den tas med på ett isdyk där vattentemperaturen är –1 grad C. Flaskan råkar alltså ut för en temperatursänkning med 41 grader. 41x0,73=30 bar. Du har alltså plötsligt bara 170 bar i flaskan trots att du fyllde den till 200 bar. Många fyller sina flaskor i vattenbad. Det här är en av orsakerna. Om flaskorna hålls nedkylda medan de fylls rymmer de helt enkelt mera luft. En annan lösning är att fylla flaskan långsamt eller i flera etapper och låta flaskan svalna emellan.

Charles liv
Matematikern, fysikern, ballongföraren och uppfinnaren Jacques Alexandre–César Charles (1746-1823) var fransman och startade sin bana som sekreterare vid finansministeriet i Paris. Den amerikanske vetenskapsmannen Benjamin Franklin besökte Frankrike som ambassadör för nybildade Amerikas Förenta Stater. Då inspirerades Charles att göra karriär som forskare. Snart vigde han sitt liv åt studier och vetenskapliga experiment.
Han uppfann åtskilliga instrument, bland annat hydrometern som mäter vätskors densitet. Instrumentet används fortfarande, exempelvis för att mäta svavelsyrans densitet i bilbatterier.
Charles revolutionerade tekniken och metoderna att bygga luftballonger. År 1783 var han den förste som flög vätgasballong...

Logga in för att se fullständiga artiklar, eller registrera dig om du inte redan har en inloggning på DYK. Båda är här.

Skaffa också prenumeration på DYK tidningen här.

Läs även

Skaffa dig information, inspiration och upplevelser