Maddə Boyle qanunu, Çarlz qanunu, Gey-Lussak qanunu
Boyl qanunu
Robert Boyle (1627-1691) qaz təzyiqi ilə həcm arasındakı kəmiyyət əlaqəsini araşdırmaq üçün təcrübələr aparmışdır. Bu təcrübə müəyyən miqdarda qazın qapalı qaba daxil edilməsi ilə həyata keçirilir. Olduqca yaxşı bir yanaşmaya qədər o, qazın temperaturu sabit saxlanıldıqda, qaz təzyiqi artdıqda qaz həcminin azaldığını aşkar etmişdir. Eynilə, qaz təzyiqi azaldıqda qaz həcminin də artdığını göstərir. Qaz təzyiqi qaz həcmi ilə tərs mütənasibdir. Bu əlaqə Boyle qanunu kimi tanınır. Riyazi olaraq:
Boyl qanunu da belə yazıla bilər:
PV = sabit → tənlik 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → tənlik 2
1-ci tənliyin mənası sabit temperaturda (T) qazın təzyiqi (P) dəyişərsə, qazın həcmi (V) də dəyişir,
beləliklə, təzyiq və həcm arasındakı vurmanın nəticələri həmişə sabitdir. Qaz təzyiqi artarsa, qazın həcmi azalır və ya əksinə, qaz təzyiqi azalarsa, qazın həcmi artır, buna görə də təzyiq və həcm arasındakı vurma həmişə sabitdir.
Həcm və təzyiq arasındakı əlaqəni göstərən qrafik aşağıdakı şəkildəki kimi görünür. Təcrübənin nəticələrinə əsasən Robert Boyle qazın həcminin nizamsız şəkildə dəyişdiyini və qrafikdəki xətlərin əyri göründüyünü aşkar etdi. Qrafikdə təsvir olunan təzyiq mütləq təzyiqdir.
Çarlz qanunu
Robert Boyl həcm və təzyiq arasındakı əlaqəni kəşf etdikdən yüz il sonra, Jak Şarl (1746-1823) adlı fransız alimi temperatur və qaz həcmi arasındakı əlaqəni araşdırdı. Təcrübənin nəticələrinə əsasən, o, qaz təzyiqinin həmişə sabit olduğu zaman qazın temperaturu artdıqda qazın həcminin də artdığını aşkar etdi. Əksinə, qazın temperaturu azaldıqda qazın həcmi də azalır.
Temperaturun dəyişməsi səbəbindən qaz həcmində dəyişikliklər müntəzəm olaraq baş verir ki, bu qrafikdəki xətlər düz görünsün. Əgər qrafikdəki xətlər temperatur aşağı düşənə qədər təsvir olunarsa, xətt oxu -273 o C ətrafında kəsəcək.
Aparılan bir çox təcrübələrə əsasən, hər bir qazın həcmindəki dəyişikliyin miqyası dəyişsə də, məlum olmuşdur ki,
VT qrafikindəki xətlər daha aşağı temperatura çəkildikdə, xətt oxu həmişə -273 o C ətrafında kəsir. Deyə bilərik ki, əgər qaz -273 o C-yə qədər soyudulursa, qazın həcmi = 0 olur. Əgər qaz temperatur -273 o C -dən aşağı düşənə qədər yenidən soyudulursa, qazın həcmi mənfi olacaq ki, bu da mümkün deyil.
Beləliklə -273 oC əldə edilə bilən ən aşağı temperaturdur. Çünki xətt oxu -273 ətrafında kəsişir. oRazılaşmaya əsasən, əldə edilə bilən ən aşağı temperaturun -273.15 olduğu müəyyən edilmişdir. oC. -273.15 oC mütləq sıfır temperaturu adlanır və mütləq şkala istinadı, yəni Kelvin şkalası kimi istifadə olunur. Kelvin, Britaniya fiziki Lord Kelvinin (1824-1907) adıdır. Bu şkala üzrə temperatur Kelvinlə deyil, Kelvinlə (K) ifadə olunur.oK) dərəcə. Dərəcələr arasındakı məsafə santigrad şkalasında olduğu kimidir. 0 K = -273.15 oC və 273.15 K = 0 oC.
Selsi şkalasındakı temperatur 273.15 əlavə etməklə Kelvin şkalasına, Kelvin şkalasındakı temperatur isə 273.15 azaldılmaqla Selsi şkalasına çevrilə bilər. Riyazi olaraq:
T (K) = T ( o C) + 273.15
T ( o C) = T (K) – 273.15
T = Temperatur
K = Kelvin
C = Selsi
Əgər temperatur Kelvin şkalası ilə ifadə olunarsa, yuxarıdakı cədvəl aşağıdakı şəklə bənzəyəcək.
Bu qrafikə əsasən belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, sabit təzyiqdə qazın həcmi həmişə qazın mütləq temperaturu ilə düz mütənasibdir. Qazın mütləq temperaturu artarsa, qazın həcmi də artır, əksinə, qazın mütləq temperaturu azalarsa, qazın həcmi də azalır. Bu əlaqə Çarlz qanunu kimi tanınır. Riyazi olaraq:
Həcm α Temperatur → Sabit təzyiq
V α T → P sabiti
1-ci tənliyin mənası sabit təzyiqdə (P) mütləq temperatur (T) dəyişərsə, qazın həcmi (V) də elə dəyişir ki, mütləq temperatur və həcm arasındakı nisbət həmişə sabit olsun. Qazın mütləq temperaturu artarsa, qazın həcmi də artır və ya qazın mütləq temperaturu azalarsa, əksinə.
Qazın həcmi də azalır, buna görə də temperatur və həcm arasındakı nisbət həmişə sabitdir. Qazın mütləq temperaturu Kelvin şkalasında göstərilən qazın temperaturudur. Əgər temperatur hələ də Selsi şkalasındadırsa, əvvəlcə onu Kelvin şkalasına dəyişdirin.
Gey-Lussak qanunu
Jozef Gey-Lussak (1778-1850) təcrübə aparmış və qazın həcmi sabit təyin edildikdə, qaz təzyiqi artdıqda qazın mütləq temperaturunun artdığını aşkar etmişdir. Eynilə, qaz təzyiqi azaldıqda qazın mütləq temperaturu da azalır. Sabit həcmdə qaz təzyiqi qazın mütləq temperaturu ilə düz mütənasibdir. Bu əlaqə Gey-Lussak qanunu adlanır. Riyazi olaraq:
Təzyiq α Temperatur → Sabit həcm
P α T → V sabitdir
Tənlik 1-in mənası odur ki, sabit həcmdə (V) qazın təzyiqi (P) dəyişərsə, qazın mütləq temperaturu (T) də dəyişir və beləliklə, təzyiq və mütləq temperatur arasındakı nisbət sabit olur. Başqa sözlə, qaz təzyiqi artarsa, qazın mütləq temperaturu da artır və ya qaz təzyiqi azalarsa, əksinə,
qazın mütləq temperaturu da azalır, beləliklə, təzyiq və temperatur arasındakı nisbət həmişə sabit olur.
Qazın mütləq temperaturu Kelvin şkalası ilə ifadə edilən qazın temperaturudur. Əgər temperatur hələ də Selsi şkalasındadırsa, əvvəlcə onu Kelvin şkalasına dəyişdirin.
Nəzərə alın ki, Boyl qanunu, Çarlz qanunu və Gey-Lussak qanunu qazın təzyiqi və sıxlığı çox əhəmiyyətli olmadıqda dəqiq nəticələr verir. Bundan əlavə, bu üç qanun yalnız qaynama nöqtəsinə yaxın olmayan qaza da aiddir.
Bu fakta əsasən, Boyl qanununun, Çarlz qanununun və Gey-Lussak qanununun bütün qaz şəraitinə tətbiq edilə bilməyəcəyi qənaətinə gəlmək olar. Bütün real qaz şəraitinə aid ola bilmədiyi üçün bizə İdeal Qaz anlayışı lazımdır. Bu ideal qaz gündəlik həyatda mövcud deyil. İdeal qaz sadəcə ideal sərt və maye anlayışına bənzər ideal bir modeldir. Beləliklə, yuxarıdakı üç qaz qanununun bütün ideal qaz şəraitinə tətbiq olunduğunu fərz edirik.
Qaz qanunu məsələlərini həll edərkən temperatur Kelvin şkalası ilə ifadə edilməlidir. Əgər qaz təzyiqi hələ də təzyiqi ölçmək şəklindədirsə, əvvəlcə onu mütləq təzyiqə dəyişdirin. Mütləq təzyiq = atmosfer təzyiqi + ölçmə təzyiqi
