Charles'i seadus

Jääval rõhul on gaasi ruumala võrdeline absoluutse temperatuuriga.

Charles'i seaduse [š'arli seaduse] järgi on jääval rõhul ideaalse gaasi ruumala võrdeline absoluutse temperatuuriga:

p/T = const, kui V = const (p = const × T).

Reaalsete gaaside käitumine sarnaneb enamiku tingimuste korral üsna hästi ideaalse gaasi käitumisele ja see teeb Charles'i seaduse kasulikuks.

Charöes'i seaduse avaldas esimesena prantsuse loodusteadlane Joseph Louis Gay-Lussac 1802, aga ta omistas selle autorluse oma kaasmaalase Jacques Charles'i avaldamata tööle 1780. aastatest. Gay-Lussacist sõltumatult avastas selle seaduse inglise loodusteadlane John Dalton 1801, kuigi tema kirjeldus oli vähem põhjalik kui Gay-Lussaci oma.

Seaduse põhimõtet kirjeldas juba sajand varem prantsuse teadlane Guillaume Amontons, aga Gay-Lussac oli esimene, kes näitas, et see kehtib üldiselt kõigile gaasidele, kaasa arvatud normaaltingimustes vedelal kujul esinevate ainete aurudele. Ta täheldas ka, et see seadus ei kehti gaaside keemistemperatuurist üksnes mõne kraadi võrra kõrgemate temperatuuride juures.

Charles'i seadus jätab mulje, et kui temperatuur läheneb absoluutsele nullile, siis läheneb gaasi ruumala nullile. See küll reaalsete gaaside kohta ei käi. Kui ükskõik missugust reaalset gaasi piisavalt jahutada, siis ta veeldub, kui temperatuur langeb tema keemistemperatuurini, mis on igal gaasil erinev. Seetõttu kehtib Charles'i seadus reaalsetele gaasidele üksnes keemistemperatuurist kõrgematel temperatuuridel.

Gay-Lussac püüdis kindlaks määrata ka seda temperatuuri, millel ideaalse gaasi ruumala peaks nulliks muutuma. Ta sai selleks -266,66 °C, mis langeb täitsa hästi kokku tänapäevase väärtusega -273,15 °C.

Esimesena arutles minimaalse temperatuuri võimalikkuse üle Robert Boyle 1665. Esimesena püüdis absoluutse nulltemperatuuri väärtust määrata Guillaume Amontons 1702 ja sai selle väärtuseks -240 °C. Lord Kelvin määras aastal 1852 temperatuuriks, millel Charles'i seaduse järgi peaks gaaside ruumala nulliks muutuma, -273,22 °C, aga ta ei seostanud seda absoluutse nulliga. Alles Ludwig Boltzmann näitas 1870, et need kaks langevad kokku.