Članak Boyleov zakon, Charlesov zakon, Gay-Lussacov zakon
Boyleov zakon
Robert Boyle (1627-1691) provodio je eksperimente kako bi istražio kvantitativni odnos između pritiska gasa i zapremine. Ovaj eksperiment se izvodi ubacivanjem određene količine gasa u zatvorenu posudu. Do prilično dobrog pristupa, otkrio je da ako se temperatura gasa održava konstantnom, onda kada se pritisak gasa poveća, zapremina gasa se smanji. Slično tome, kada se pritisak gasa smanji, zapremina gasa se poveća. Pritisak gasa je obrnuto proporcionalan zapremini gasa. Ovaj odnos je poznat kao Boyleov zakon. Matematički:
Boyleov zakon se također može napisati kao:
PV = konstanta → jednačina 1
P1V1 = P2V2 → jednačina 2
Značenje jednačine 1 je da na konstantnoj temperaturi (T) ako se promijeni pritisak (P) gasa, tada se mijenja i zapremina (V) gasa,
tako da su rezultati množenja između pritiska i zapremine uvijek konstantni. Ako se pritisak gasa povećava, zapremina gasa se smanjuje ili obrnuto, ako se pritisak gasa smanjuje, zapremina gasa se povećava, tako da je množenje između pritiska i zapremine uvijek konstantno.
Grafik koji prikazuje odnos između volumena i pritiska izgleda kao na slici ispod. Na osnovu rezultata eksperimenta, Robert Boyle je otkrio da se volumen gasa mijenja nepravilno, tako da linije na grafikonu izgledaju zakrivljeno. Pritisak prikazan na grafikonu je apsolutni pritisak.
Charlesov zakon
Sto godina nakon što je Robert Boyle otkrio vezu između zapremine i pritiska, francuski naučnik Jacques Charles (1746-1823) istraživao je vezu između temperature i zapremine gasa. Na osnovu rezultata eksperimenta, otkrio je da kada je pritisak gasa uvijek konstantan, onda kada se temperatura gasa poveća, zapremina gasa se također povećava. Suprotno tome, kada se temperatura gasa smanji, zapremina gasa se također smanjuje.
Promjene u zapremini gasa zbog promjena temperature se dešavaju redovno, tako da linije na ovom grafiku izgledaju ravne. Ako se linije na grafiku prikazuju sve dok temperatura ne bude niža, tada će linija presijecati osu oko -273 ° C.
Na osnovu mnogih provedenih eksperimenata, utvrđeno je da iako veličina promjene volumena svakog plina varira,
Kada su linije na VT dijagramu nacrtane prema nižoj temperaturi, linija uvijek siječe osu oko -273 ° C. Možemo reći da ako se plin ohladi na -273 ° C, tada je volumen plina = 0. Ako se plin ponovo ohladi dok temperatura ne padne ispod -273 ° C, tada će volumen plina biti negativan, što je nemoguće.
Dakle -273 oC je najniža temperatura koja se može postići. Budući da linija siječe osu oko -273 oC Prema sporazumu, određeno je da je najniža temperatura koja se može postići -273.15 oC. -273.15 oC se naziva apsolutna nula temperature i koristi se kao apsolutna referenca na skali, poznata i kao Kelvinova skala. Kelvin je ime Lorda Kelvina (1824-1907), britanskog fizičara. Na ovoj skali, temperatura se izražava u Kelvinima (K), a ne u Kelvinima (oK) stepeni. Razmak između stepeni je isti kao na Celzijusovoj skali. 0 K = -273.15 oC i 273.15 K = 0 oC.
Temperatura na Celzijusovoj skali može se pretvoriti u Kelvinovu skalu dodavanjem 273.15, temperatura na Kelvinovoj skali može se pretvoriti u Celzijusovu skalu smanjenjem 273.15. Matematički:
T(K) = T( ° C) + 273.15
T ( ° C) = T(K) – 273.15
T = Temperatura
K = Kelvin
C = Celzijus
Ako se temperatura izrazi na Kelvinovoj skali, gornji grafikon će izgledati kao na slici ispod.
Na osnovu ovog grafikona može se zaključiti da je pri fiksnom pritisku zapremina gasa uvijek direktno proporcionalna apsolutnoj temperaturi gasa. Ako se apsolutna temperatura gasa povećava, zapremina gasa se također povećava, naprotiv, ako se apsolutna temperatura gasa smanjuje, zapremina gasa se također smanjuje. Ovaj odnos je poznat kao Charlesov zakon. Matematički:
Zapremina α Temperatura → Konstantni pritisak
V α T → P konstanta
Značenje jednačine 1 je da pri konstantnom pritisku (P) ako se apsolutna temperatura (T) mijenja, tada se mijenja i volumen (V) plina, tako da je odnos između apsolutne temperature i volumena uvijek konstantan. Ako se apsolutna temperatura plina povećava, povećava se i volumen plina ili obrnuto, ako se apsolutna temperatura plina smanjuje,
Zapremina gasa se takođe smanjuje, tako da je odnos između temperature i zapremine uvijek konstantan. Apsolutna temperatura gasa je temperatura gasa, koja je navedena na Kelvinovoj skali. Ako je temperatura i dalje na Celzijusovoj skali, onda je prvo promijenite na Kelvinovu skalu.
Gay-Lussacov zakon
Joseph Gay-Lussac (1778-1850) je eksperimentisao i otkrio da ako je volumen plina konstantan, kada se pritisak plina poveća, apsolutna temperatura plina se povećava. Slično tome, kada se pritisak plina smanji, apsolutna temperatura plina se smanjuje. Pri konstantnom volumenu, pritisak plina je direktno proporcionalan apsolutnoj temperaturi plina. Ovaj odnos se naziva Gay-Lussacov zakon. Matematički:
Pritisak α Temperatura → Konstantna zapremina
P α T → V je konstanta
Značenje jednačine 1 je da pri konstantnoj zapremini (V), ako se promijeni pritisak (P) gasa, mijenja se i apsolutna temperatura (T) gasa, tako da je odnos između pritiska i apsolutne temperature konstantan. Drugim riječima, ako se pritisak gasa poveća, povećava se i apsolutna temperatura gasa ili obrnuto, ako se pritisak gasa smanji,
Apsolutna temperatura gasa se takođe smanjuje, tako da je odnos između pritiska i temperature uvek konstantan.
Apsolutna temperatura plina je temperatura plina, koja je izražena na Kelvinovoj skali. Ako je temperatura i dalje na Celzijusovoj skali, prvo je promijenite na Kelvinovu skalu.
Molimo vas da imate na umu da Boyleov zakon, Charlesov zakon i Gay-Lussacov zakon daju tačne rezultate kada pritisak i gustina gasa nisu previše značajni. Nadalje, ova tri zakona se primjenjuju samo na gas čija temperatura nije blizu tačke ključanja.
Na osnovu ove činjenice, može se zaključiti da se Boyleov zakon, Charlesov zakon i Gay-Lussacov zakon ne mogu primijeniti na sva gasna stanja. Budući da se ne mogu odnositi na sva stvarna gasna stanja, potreban nam je koncept idealnog gasa. Ovaj idealni gas ne postoji u svakodnevnom životu. Idealni gas je samo idealan model, sličan konceptu idealnog krutog i fluidnog gasa. Dakle, pretpostavljamo da se tri gore navedena gasna zakona primjenjuju u svim idealnim gasnim uslovima.
Prilikom rješavanja problema iz zakona o gasu, temperatura mora biti izražena na Kelvinovoj skali. Ako je pritisak gasa i dalje u obliku mjernog pritiska, prvo ga promijenite u apsolutni pritisak. Apsolutni pritisak = atmosferski pritisak + mjerni pritisak
