Article Llei de Boyle, llei de Charles, llei de Gay-Lussac
la llei de Boyle
Robert Boyle (1627-1691) va dur a terme experiments per investigar la relació quantitativa entre la pressió i el volum del gas. Aquest experiment es duu a terme inserint una certa quantitat de gas en un recipient tancat. Fins a un enfocament força bo, va descobrir que si la temperatura del gas es mantenia constant, quan la pressió del gas augmentava, el volum del gas es reduïa. De la mateixa manera, quan la pressió del gas disminueix, el volum del gas augmenta. La pressió del gas és inversament proporcional al volum del gas. Aquesta relació es coneix com a llei de Boyle. Matemàticament:
La llei de Boyle també es pot escriure:
PV = constant → equació 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → equació 2
El significat de l'equació 1 és que a una temperatura constant (T), si la pressió (P) del gas canvia, el volum (V) del gas també canvia,
de manera que els resultats de la multiplicació entre la pressió i el volum siguin sempre constants. Si la pressió del gas augmenta, el volum del gas disminueix o viceversa si la pressió del gas disminueix, el volum del gas augmenta, de manera que la multiplicació entre la pressió i el volum és sempre constant.
El gràfic que indica la relació entre el volum i la pressió té el mateix aspecte que a la imatge següent. Basant-se en els resultats de l'experiment, Robert Boyle va descobrir que el volum del gas canvia irregularment, de manera que les línies del gràfic apareixen corbes. La pressió representada al gràfic és la pressió absoluta.
la llei de Charles
Cent anys després que Robert Boyle descobrís la relació entre el volum i la pressió, un científic francès anomenat Jacques Charles (1746-1823) va investigar la relació entre la temperatura i el volum del gas. Basant-se en els resultats de l'experiment, va descobrir que quan la pressió del gas és sempre constant, quan la temperatura del gas augmenta, el volum del gas també augmenta. Per contra, quan la temperatura del gas disminueix, el volum del gas també disminueix.
Els canvis en el volum del gas a causa dels canvis de temperatura es produeixen regularment, de manera que les línies d'aquest gràfic apareixen rectes. Si les línies del gràfic es representen fins que la temperatura sigui més baixa, la línia tallarà l'eix al voltant de -273 ° C.
A partir de molts experiments que s'han dut a terme, es va descobrir que, tot i que la magnitud del canvi de volum de cada gas varia,
Quan les línies del gràfic VT es dibuixen a una temperatura més baixa, la línia sempre talla l'eix al voltant de -273 ° C. Podem dir que si el gas es refreda a -273 ° C, el volum del gas és 0. Si el gas es refreda de nou fins que la temperatura sigui inferior a -273 ° C, el volum del gas serà negatiu, cosa que és impossible.
Així -273 oC és la temperatura més baixa que es pot aconseguir. Com que la línia talla l'eix al voltant de -273 oC segons l'acord, es determina que la temperatura més baixa que es pot aconseguir és de -273.15 oC. -273.15 oC s'anomena temperatura zero absolut i s'utilitza com a referència d'escala absoluta, també coneguda com a escala Kelvin. Kelvin és el nom de Lord Kelvin (1824-1907), físic britànic. En aquesta escala, la temperatura s'expressa en Kelvin (K), no en Kelvin (oK) graus. La distància entre graus és la mateixa que a l'escala centígrada. 0 K = -273.15 oC i 273.15 K = 0 oC.
La temperatura a l'escala Celsius es pot convertir a una escala Kelvin sumant 273.15, la temperatura a l'escala Kelvin es pot convertir a una escala Celsius reduint 273.15. Matemàticament:
T(K) = T( ° C) + 273.15
T( ° C) = T(K) – 273.15
T = Temperatura
K = Kelvin
C = Celsius
Si la temperatura s'expressa en una escala Kelvin, el gràfic de dalt tindrà un aspecte semblant al de la imatge següent.
A partir d'aquest gràfic, es pot concloure que a una pressió fixa, el volum de gas sempre és directament proporcional a la temperatura absoluta del gas. Si la temperatura absoluta del gas augmenta, el volum del gas també augmenta, al contrari, si la temperatura absoluta del gas disminueix, el volum del gas també disminueix. Aquesta relació es coneix com a llei de Charles. Matemàticament:
Volum α Temperatura → Pressió constant
Constant de V α T → P
El significat de l'equació 1 és que a pressió constant (P), si la temperatura absoluta (T) canvia, el volum (V) del gas també canvia, de manera que la relació entre la temperatura absoluta i el volum és sempre constant. Si la temperatura absoluta del gas augmenta, el volum del gas també augmenta o viceversa si la temperatura absoluta del gas disminueix.
El volum del gas també disminueix, de manera que la relació entre la temperatura i el volum sempre és constant. La temperatura absoluta del gas és la temperatura del gas, que s'indica a l'escala Kelvin. Si la temperatura encara es troba a l'escala Celsius, canvieu-la primer a l'escala Kelvin.
la llei de Gay-Lussac
Joseph Gay-Lussac (1778-1850) va experimentar i va descobrir que si el volum de gas es manté constant, quan la pressió del gas augmenta, la temperatura absoluta del gas augmenta. De la mateixa manera, quan la pressió del gas disminueix, la temperatura absoluta del gas disminueix. A un volum constant, la pressió del gas és directament proporcional a la temperatura absoluta del gas. Aquesta relació s'anomena llei de Gay-Lussac. Matemàticament:
Pressió α Temperatura → Volum constant
P α T → V és constant
El significat de l'equació 1 és que a volum constant (V), si la pressió (P) del gas canvia, la temperatura absoluta (T) del gas també canvia, de manera que la relació entre la pressió i la temperatura absoluta és constant. En altres paraules, si la pressió del gas augmenta, la temperatura absoluta del gas també augmenta o viceversa si la pressió del gas disminueix.
la temperatura absoluta del gas també disminueix, de manera que la relació entre la pressió i la temperatura és sempre constant.
La temperatura absoluta del gas és la temperatura del gas, que s'indica a l'escala Kelvin. Si la temperatura encara es troba a l'escala Celsius, canvieu-la primer a l'escala Kelvin.
Tingueu en compte que la llei de Boyle, la llei de Charles i la llei de Gay-Lussac proporcionen resultats precisos quan la pressió i la densitat del gas no són massa significatives. A més, les tres lleis també s'apliquen només al gas la temperatura del qual no és propera al punt d'ebullició.
A partir d'aquest fet, es pot concloure que la llei de Boyle, la llei de Charles i la llei de Gay-Lussac no es poden aplicar a totes les condicions dels gasos. Com que no es pot referir a totes les condicions reals dels gasos, necessitem el concepte de gas ideal. Aquest gas ideal no existeix a la vida quotidiana. El gas ideal és només un model ideal, similar al concepte de rígid i fluid ideal. Per tant, suposem que les tres lleis dels gasos anteriors s'apliquen a totes les condicions de gas ideal.
En la resolució de problemes de llei dels gasos, la temperatura s'ha d'expressar en una escala Kelvin. Si la pressió del gas encara està en forma de pressió de mesura, canvieu-la primer a pressió absoluta. Pressió absoluta = pressió atmosfèrica + pressió de mesura
