Viden

Charles’ lov beskriver temperaturændringers indflydelse på trykket. Og den er derved et vigtigt supplement til Boyle, der kun udtaler sig om konstante temperaturer.
Ofte oplever du, at din flaske mister tryk i de første minutter på dykket. Det skyldes ikke, at du trækker vejret tungere i starten. Temperaturen falder, når tanken har været i vandet et stykke tid, og det får trykket i den til at falde. Det fastslår Charles’ lov, der siger:

Forandringen i tryk eller volumen i en given mængde gas er direkte proportional med forandringen i absolut temperatur.

Udtrykt matematisk ved:

P · V  = k
  T

Hvor T er den aktuelle temperatur i °C + 273 kelvingrader og P det absolutte tryk.

Temperatur er i virkeligheden et udtryk for, hvor hurtigt molekylerne bevæger sig. Står de helt stille, er der tale om det absolutte nulpunkt – 273,15 celsiusgrader eller 0 kelvingrader. Når temperaturen stiger, begynder molekylerne at bevæge sig. De støder mod beholderens vægge, og derved stiger trykket, eller beholderens volumen øges. Jo hurtigere de bevæger sig, jo flere gange støder de mod væggen, og jo højere tryk eller forøgelse af volumen.

Charles lov i en ruf
Hvis man vil lave meget præcise udregninger med formlen, kan man begynde at bytte rundt på størrelserne, afhængig af hvad man gerne vil finde. Men i praksis hvor man måske ikke har brug for så mange decimaler, kan man i en snæver vending anvende en tillempet version, som i hvert fald inden for et normalt temperaturområde er nogenlunde præcis. Tommelfingerreglen siger:
For hver grad temperaturændring op eller ned, vil trykket falde eller stige med ca. 0,73 bar.

Lad os lave et regnestykke: En trykflaske fyldes til 200 bar, og under fyldningen stiger flaskens temperatur til 40 grader °C. Flasken tages med på et isdyk, hvor vandtemperaturen er -1 grad °C. Flasken udsættes altså for et temperaturfald på 41 C. 41 x 0,73 = 30 bar. Du har altså pludselig kun 170 bar i flasken, selvom du fyldte den til 200.
Dette er årsagen til, at nogle dykkercentre fylder deres flasker i vandbad. Når flasken holdes kølig under fyldningen, kan den simpelthen fyldes med mere gas. En anden løsning er at fylde flasken langsomt eller i flere tempi og lade flasken køle af imens.

Charles’ liv
Den franske matematiker, fysiker, ballonskipper og opfinder Jacques-Alexandre-César Charles (1746 til 1823) startede oprindeligt som sekretær i Finansministeriet i Paris. Men da den amerikanske videnskabsmand Benjamin Franklin besøgte Frankrig som ambassadør for de nydannede Forenede Stater, blev Charles inspireret til at gøre karriere inden for videnskaben. Snart helligede han sig sine studier og videnskabelige eksperimenter.
Han opfandt adskillige instrumenter, bl.a. et hydrometer til måling af væskers massefylde. Instrumentet anvendes stadig i...