স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের তাপমাত্রা ও আয়তনের মধ্যকার সম্পর্ক অনুসন্ধান করে জ্যাকুইস চার্লস ১৭৮৭ সালে একটি সূত্র প্রকাশ করেন যা চার্লসের সূত্র১ নামে পরিচিত।
এ নির্দিষ্ট ভগ্নাংশ 1273 হচ্ছে স্থির চাপে গ্যাসের আয়তন প্রসারণ সহগ। এটি নির্দেশ করে স্থির চাপে 0°C তাপমাত্রার নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের তাপমাত্রা 0°C থেকে প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধি করলে ঐ গ্যাসের প্রতি একক আয়তনে আয়তনের কতটুকু প্রসারণ হবে। একে γρ দিয়ে সূচিত করা হয়। সকল গ্যাসের জন্য আয়তন প্রসারণ সহগের মান 1273° C-1 বা 0.00366°C-1 অর্থাৎ চাপ স্থির রেখে 0°C তাপমাত্রার নির্দিষ্ট ভরের 1m3 গ্যাসের তাপমাত্রা 1°C বাড়ালে এর আয়তন 0.00366 m3 বাড়ে।
চার্লসের সূত্র অনুসারে স্থির চাপে 0°C তাপমাত্রায় কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন V° হলে 0°C থেকে প্রতি 1 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার পরিবর্তনের জন্য এর আয়তন 1273 x V° হারে পরিবর্তিত হবে। θ°C তাপমাত্রার পরিবর্তনের জন্য আয়তনের পরিবর্তন হবে θ273 X V°। সুতরাং θ°C তাপমাত্রায় যদি ঐ গ্যাসের আয়তন V হয় তবে চার্লসের সূত্রানুসারে,
V=V∘+θ273V∘V=V∘(1+θ273)V=V∘273(273+θ)V=V∘273T
এখানে T হচ্ছে θ°C তাপমাত্রার আনুষঙ্গিক পরম বা কেলভিন তাপমাত্রা।
যেহেতু V=V∘273 একটি ধ্রুব রাশি
সুতরাং V ∝T যখন চাপ ও ভর স্থির থাকে।
অতএব চার্লসের সূত্রকে লেখা যায়,
অর্থাৎ গ্যাসের ভর ও চাপ স্থির রেখে কেলভিন তাপমাত্রা দ্বিগুণ করা হলে আয়তন দ্বিগুণ হবে, কেলভিন তাপমাত্রা তিনগুণ করা হলে আয়তন তিনগুণ হবে।
Read more