Artikel Boyle se wet, Charles se wet, Gay-Lussac se wet
Boyle se wet
Robert Boyle (1627-1691) het eksperimente uitgevoer om die kwantitatiewe verband tussen gasdruk en volume te ondersoek. Hierdie eksperiment word uitgevoer deur 'n sekere hoeveelheid gas in 'n geslote houer in te voeg. Tot 'n redelik goeie benadering het hy gevind dat as die gastemperatuur konstant gehou word, die gasvolume verminder word wanneer die gasdruk toeneem. Net so, wanneer die gasdruk afneem, neem die gasvolume toe. Gasdruk is omgekeerd eweredig aan gasvolume. Hierdie verband staan bekend as Boyle se Wet. Wiskundig:
Boyle se wet kan ook geskryf word as:
PV = konstante → vergelyking 1
P1V1 = P2V2 → vergelyking 2
Die betekenis van vergelyking 1 is by 'n konstante temperatuur (T) as die druk (P) van die gas verander, verander die volume (V) van die gas ook,
sodat die resultate van die vermenigvuldiging tussen druk en volume altyd konstant is. As die gasdruk toeneem, neem die gasvolume af of andersom, as die gasdruk afneem, neem die gasvolume toe, dus is die vermenigvuldiging tussen druk en volume altyd konstant.
Die grafiek wat die verband tussen volume en druk aandui, lyk soos in die prentjie hieronder. Gebaseer op die resultate van die eksperiment, het Robert Boyle bevind dat die volume van gas onreëlmatig verander sodat die lyne in die grafiek geboë lyk. Die druk wat op die grafiek uitgebeeld word, is absolute druk.
Charles se wet
Honderd jaar nadat Robert Boyle die verband tussen volume en druk ontdek het, het 'n Franse wetenskaplike genaamd Jacques Charles (1746-1823) die verband tussen temperatuur en gasvolume ondersoek. Gebaseer op die resultate van die eksperiment, het hy bevind dat wanneer die gasdruk altyd konstant is, die gasvolume ook toeneem wanneer die gastemperatuur toeneem. Omgekeerd, wanneer die gastemperatuur daal, neem die gasvolume ook af.
Veranderinge in gasvolume as gevolg van temperatuurveranderinge vind gereeld plaas sodat die lyne op hierdie grafiek reguit verskyn. As die lyne op die grafiek uitgebeeld word totdat die temperatuur laer is, dan sal die lyn die as rondom -273 ° C sny.
Gebaseer op baie eksperimente wat uitgevoer is, is daar gevind dat alhoewel die grootte van die verandering in volume van elke gas wissel,
Wanneer die lyne op die VT-kaart na 'n laer temperatuur getrek word, sny die lyn altyd die as rondom -273 o C. Ons kan sê dat as die gas afgekoel word tot -273 o C, dan is die volume van die gas = 0. As die gas weer afgekoel word totdat die temperatuur onder -273 o C is, dan sal die gasvolume negatief wees, iets wat onmoontlik is.
So -273 oC is die laagste temperatuur wat bereik kan word. Omdat die lyn die as rondom -273 sny oC volgens die ooreenkoms, word bepaal dat die laagste temperatuur wat bereik kan word -273.15 is oC. -273.15 oC word die absolute nulpunttemperatuur genoem en word as 'n absolute skaalverwysing gebruik, ook bekend as die Kelvin-skaal. Kelvin is die naam van Lord Kelvin (1824-1907), Britse fisikus. Op hierdie skaal word die temperatuur uitgedruk in Kelvin (K), nie die Kelvin (K) nie.oK) grade. Die afstand tussen grade is dieselfde as in die Celsius-skaal. 0 K = -273.15 oC en 273.15 K = 0 oC.
Die temperatuur op die Celsius-skaal kan na 'n Kelvin-skaal omgeskakel word deur 273.15 by te voeg, die temperatuur op die Kelvin-skaal kan na 'n Celsius-skaal omgeskakel word deur 273.15 te verminder. Wiskundig:
T(K) = T( oC ) + 273.15
T ( oC ) = T(K) – 273.15
T = Temperatuur
K = Kelvin
C = Celsius
As die temperatuur op 'n Kelvin-skaal uitgedruk word, sal die grafiek hierbo soos die prentjie hieronder lyk.
Gebaseer op hierdie grafiek, kan die gevolgtrekking gemaak word dat teen 'n vaste druk, die volume van gas altyd direk eweredig is aan die absolute temperatuur van die gas. As die absolute temperatuur van die gas toeneem, neem die gasvolume ook toe, inteendeel, as die absolute temperatuur van die gas afneem, neem die gasvolume ook af. Hierdie verhouding staan bekend as Charles se wet. Wiskundig:
Volume α Temperatuur → Konstante druk
V α T → P konstante
Die betekenis van vergelyking 1 is dat by konstante druk (P) as die absolute temperatuur (T) verander, die volume (V) van die gas ook verander sodat die verhouding tussen absolute temperatuur en volume altyd konstant is. As die absolute temperatuur van die gas toeneem, neem die volume van die gas ook toe, of andersom as die absolute temperatuur van die gas afneem.
Die volume van die gas neem ook af, dus is die verhouding tussen temperatuur en volume altyd konstant. Die absolute temperatuur van die gas is die temperatuur van die gas, wat op die Kelvin-skaal aangedui word. As die temperatuur steeds in die Celsius-skaal is, verander dit eers na die Kelvin-skaal.
Gay-Lussac se wet
Joseph Gay-Lussac (1778-1850) het geëksperimenteer en gevind dat as die gasvolume konstant gestel word, die absolute temperatuur van die gas toeneem wanneer die gasdruk toeneem. Net so, wanneer die gasdruk afneem, neem die absolute temperatuur van die gas af. By konstante volume is die gasdruk direk eweredig aan die absolute temperatuur van die gas. Hierdie verhouding word die Gay-Lussac-wet genoem. Wiskundig:
Druk α Temperatuur → Konstante volume
P α T → V is konstant
Die betekenis van vergelyking 1 is dat by konstante volume (V) as die druk (P) van die gas verander, die absolute temperatuur (T) van die gas ook verander sodat die verhouding tussen die druk en absolute temperatuur konstant is. Met ander woorde, as die gasdruk toeneem, neem die absolute temperatuur van die gas ook toe, of andersom as die gasdruk afneem.
die absolute temperatuur van die gas neem ook af, sodat die verhouding tussen druk en temperatuur altyd konstant is.
Die absolute temperatuur van die gas is die temperatuur van die gas, wat op die Kelvin-skaal aangedui word. Indien die temperatuur steeds in die Celsius-skaal is, verander dit eers na die Kelvin-skaal.
Let asseblief daarop dat Boyle se wet, Charles se wet en Gay-Lussac se wet akkurate resultate lewer wanneer die druk en digtheid van die gas nie te beduidend is nie. Verder geld die drie wette ook slegs vir die gas waarvan die temperatuur nie naby die kookpunt is nie.
Gebaseer op hierdie feit, kan die gevolgtrekking gemaak word dat Boyle se wet, Charles se wet en Gay-Lussac se wet nie op alle gastoestande toegepas kan word nie. Omdat dit nie na alle werklike gastoestande kan verwys nie, benodig ons die Ideale Gas-konsep. Hierdie ideale gas bestaan nie in die alledaagse lewe nie. Die ideale gas is bloot 'n ideale model, soortgelyk aan die ideale rigiede en vloeibare konsep. Dus neem ons aan dat die drie gaswette hierbo in alle ideale gastoestande van toepassing is.
By die oplos van gaswetprobleme moet die temperatuur op 'n Kelvin-skaal aangedui word. Indien die gasdruk steeds in die vorm van meetdruk is, verander dit eers na absolute druk. Absolute druk = atmosferiese druk + meetdruk
