Boyl Qanunu, Çarlz Qanunu və G. Lussac Qanunu

Boyl Qanunu, Çarlz Qanunu və G. Lussac Qanunu

Boyl Qanunu

Robert Boyl (1627–1691) qaz təzyiqi ilə həcm arasındakı kəmiyyət əlaqəsini araşdırmaq üçün təcrübələr aparmışdır. Bu təcrübə müəyyən miqdarda qazın qapalı qaba yerləşdirilməsini əhatə edirdi. Kifayət qədər yaxşı bir təxmini olaraq, o, qazın temperaturu sabit saxlanıldıqda, qaz təzyiqi artdıqca qaz həcminin azaldığını kəşf etmişdir. Eynilə, qaz təzyiqi azaldıqda qaz həcminin də artdığını göstərir. Qaz təzyiqi qaz həcmi ilə tərs mütənasibdir. Bu əlaqə kimi tanınır Boyl QanunuRiyazi olaraq:

Boyl qanunu aşağıdakı kimi də yazıla bilər:

PV = sabit → tənlik 1

P₁ V₁ = P₂ V₂ → tənlik 2

1-ci tənliyin mənası odur ki, sabit temperaturda (T) qazın təzyiqi (P) dəyişərsə, qazın həcmi (V) də dəyişir, beləliklə təzyiq və həcm hasili həmişə sabit olur. Qaz təzyiqi artarsa, qazın həcmi azalır və ya əksinə, qaz təzyiqi azalarsa, qazın həcmi artır, beləliklə təzyiq və həcm hasili həmişə sabit olur.

Həcm və təzyiq arasındakı əlaqəni göstərən qrafik aşağıdakı kimi görünür. Robert Boyle təcrübələrinə əsaslanaraq qaz həcminin nizamsız şəkildə dəyişdiyini və bunun nəticəsində qrafikdəki xəttin əyri göründüyünü kəşf etdi. Qrafikdə təsvir olunan təzyiq ölçü təzyiqi deyil, mütləq təzyiqdir.

Çarlz Qanunu

Robert Boyl həcm və təzyiq arasındakı əlaqəni kəşf etdikdən yüz il sonra, fransız alimi Jak Şarl (1746–1823) temperatur və qaz həcmi arasındakı əlaqəni araşdırdı. Təcrübələrinə əsaslanaraq, qaz təzyiqinin sabit qaldığı təqdirdə qazın temperaturu artdıqca həcmin də artdığını aşkar etdi. Əksinə, qazın temperaturu azaldıqca həcmin də azaldığını bildirdi.

Temperatur dəyişikliklərinə görə qaz həcmində dəyişikliklər müntəzəm olaraq baş verir, buna görə də bu qrafikdəki xətt düz görünür. Qrafikdəki xətt daha aşağı temperaturlarda çəkilsəydi, oxla təxminən -273°C-də kəsişərdi. ^oC.

Aparılan bir çox təcrübələrə əsasən, hər bir qaz üçün həcm dəyişikliyinin böyüklüyü fərqli olsa da, V-T qrafikindəki xətt daha aşağı temperaturda çəkildikdə, xətt oxu həmişə -273 ətrafında kəsir. ^oC. Qazın ‐273-ə qədər soyudulduğunu deyə bilərik ^oC olduqda, qazın həcmi = 0 olar. Əgər qaz yenidən temperatur -273-dən aşağı düşənə qədər soyudulursa ^oC olduqda, qazın həcmi mənfi olacaq ki, bu da qeyri-mümkündür.

Beləliklə -273 ^oC çatıla bilən ən aşağı temperaturdur. Çünki xətt oxu ‐273 ətrafında kəsişir. ^oC sonra qarşılıqlı razılığa əsasən, əldə edilə bilən ən aşağı temperaturun -273,15 olduğu müəyyən edildi. ^oC. ‐273,15 ^oC mütləq sıfır temperatur adlanır və Kelvin şkalası kimi də tanınan mütləq şkala üçün istinad kimi istifadə olunur. Kelvin adını Britaniya fiziki Lord Kelvinin (1824–1907) şərəfinə almışdır. Bu şkala üzrə temperatur Kelvin dərəcələri ilə deyil, Kelvin (K) ilə ifadə olunur.^oK). Dərəcələr arasındakı məsafə Selsi şkalasında olduğu kimidir. 0 K = ‐273,15 ^oC və 273,15 K = 0 ^oC.

Selsi şkalasında temperatur 273,15 əlavə etməklə Kelvin şkalasına, Kelvin şkalasında temperatur isə 273,15 çıxmaqla Selsi şkalasına çevrilə bilər. Riyazi olaraq:

T (K) = T (^oC) + 273,15

T (^oC) = T (K) ‐ 273,15

Məlumat:

T = Temperatur

K = Kelvin

C = Selsi

Əgər temperatur Kelvin şkalası ilə ifadə olunarsa, yuxarıdakı qrafik aşağıdakı şəkildəki kimi görünəcək.

Bu qrafikə əsasən belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, sabit təzyiqdə qazın həcmi həmişə mütləq temperaturla düz mütənasibdir. Əgər qazın mütləq temperaturu artarsa, həcm də artır; əksinə, əgər qazın mütləq temperaturu azalarsa, həcm də azalır. Bu əlaqə Çarlz qanunu kimi tanınır. Riyazi olaraq, bu, aşağıdakı kimi yazılır:

Həcm ∝ Temperatur → Sabit təzyiq

V ∝ T → P sabiti

Çarlz qanunu da belə yazıla bilər:

1-ci tənliyin mənası odur ki, sabit təzyiqdə (P) qazın mütləq temperaturu (T) dəyişərsə, qazın həcmi (V) də dəyişir, beləliklə, mütləq temperatur və həcm arasındakı müqayisə nəticəsi həmişə sabit olur. Qazın mütləq temperaturu artarsa, qazın həcmi də artır və ya əksinə, qazın mütləq temperaturu azalarsa, qazın həcmi də azalır, beləliklə, temperatur və həcm arasındakı müqayisə həmişə sabit olur. Qazın mütləq temperaturu dedikdə, Kelvin şkalasında ifadə edilən qazın temperaturu nəzərdə tutulur. Əgər temperatur hələ də Selsi şkalasındadırsa, əvvəlcə onu Kelvin şkalasına çevirin.

Gey-Lussak Qanunu

Jozef Gey-Lussak (1778–1850) bir təcrübə apardı və kəşf etdi ki, qazın həcmi sabit saxlanılarsa, qaz təzyiqi artdıqca qazın mütləq temperaturu da artır. Əksinə, qaz təzyiqi azaldıqca qazın mütləq temperaturu da azalır. Sabit həcmdə qaz təzyiqi qazın mütləq temperaturu ilə düz mütənasibdir. Bu əlaqə Gey-Lussak qanunu adlanır. Riyazi olaraq:

Təzyiq ∝ Temperatur → Sabit həcm

P ∝ T → V sabiti

Gey-Lussak qanunu da belə yazıla bilər:

1-ci tənliyin mənası odur ki, sabit həcmdə (V) qazın təzyiqi (P) dəyişərsə, qazın mütləq temperaturu (T) də dəyişir və beləliklə, təzyiq və mütləq temperatur arasındakı müqayisə nəticəsi sabit olur. Başqa sözlə, qaz təzyiqi artarsa, qazın mütləq temperaturu da artır və ya əksinə, qaz təzyiqi azalarsa, qazın mütləq temperaturu da azalır, beləliklə, təzyiq və temperatur arasındakı müqayisə həmişə sabit olur.

Qazın mütləq temperaturu dedikdə, Kelvin şkalası ilə ifadə edilən qazın temperaturu nəzərdə tutulur. Əgər temperatur hələ də Selsi şkalasındadırsa, əvvəlcə onu Kelvin şkalasına çevirin.

Qeyd etmək vacibdir ki, Boyl qanunu, Çarlz qanunu və Gey-Lussak qanunu qaz təzyiqi və sıxlığı çox yüksək deyilsə, dəqiq nəticələr verir. Bundan əlavə, bu üç qanun yalnız temperaturu qaynama nöqtəsinə yaxın olmayan qazlara aiddir.

Bu fakta əsasən, Boyl qanununun, Çarlz qanununun və Gey-Lussak qanununun bütün qaz şəraitinə tətbiq edilə bilməyəcəyi qənaətinə gəlmək olar. Onlar bütün real qaz şəraitinə tətbiq edilə bilmədiyi üçün ideal qaz və ya mükəmməl qaz anlayışına ehtiyacımız var. Bu ideal qaz gündəlik həyatda mövcud deyil. İdeal qaz yalnız sərt cisim və ideal maye anlayışlarına bənzər ideal bir modeldir. Buna görə də, yuxarıdakı üç qaz qanununun bütün ideal qaz şəraitində tətbiq olunduğunu fərz edirik.

Qaz qanunu məsələlərini həll edərkən temperatur Kelvin şkalası ilə ifadə edilməlidir. Əgər qaz təzyiqi hələ də ölçmə təzyiqidirsə, əvvəlcə onu mütləq təzyiqə çevirin. Mütləq təzyiq = atmosfer təzyiqi + barometrik təzyiqr.