Dlí Boyle, Dlí Charles agus Dlí G. Lussac
Dlí Boyle
Robert boyle (1627–1691) rinne sé turgnaimh chun an gaol cainníochtúil idir brú agus toirt gáis a imscrúdú. Bhain an turgnamh seo le méid áirithe gáis a chur i gcoimeádán dúnta. Le garmheastachán sách maith, fuair sé amach má choinnítear teocht an gháis tairiseach, ansin de réir mar a mhéadaíonn brú an gháis, laghdaíonn toirt an gháis. Mar an gcéanna, nuair a laghdaíonn brú an gháis, méadaíonn toirt an gháis. Tá brú an gháis comhréireach inbhéartach le toirt an gháis. Tugtar an gaol seo Dlí BoyleGo matamaiticiúil:
Is féidir dlí Boyle a scríobh mar seo a leanas freisin:
PV = tairiseach → cothromóid 1
P1 V1 = P2 V2 → cothromóid 2
Is é brí chothromóid 1 ná ag teocht tairiseach (T), má athraíonn brú (P) an gháis, athraíonn toirt (V) an gháis freisin ionas go mbíonn toradh an bhrú agus an toirt tairiseach i gcónaí. Má mhéadaíonn brú an gháis, laghdaíonn toirt an gháis nó a mhalairt, má laghdaíonn brú an gháis, méadaíonn toirt an gháis, ionas go mbíonn toradh an bhrú agus an toirt tairiseach i gcónaí.
Breathnaíonn graf a thaispeánann an gaol idir toirt agus brú cosúil leis an gceann thíos. Bunaithe ar a thurgnaimh, fuair Robert Boyle amach go n-athraíonn toirt an gháis go neamhrialta, rud a fhágann go mbíonn cuma cuartha ar an líne ar an ngraf. Is brú absalóideach an brú a léirítear ar an ngraf, ní brú tomhaiste.
Dlí Charles
Céad bliain tar éis do Robert Boyle an gaol idir toirt agus brú a fhionnadh, rinne an t-eolaí Francach Jacques Charles (1746–1823) imscrúdú ar an ngaol idir teocht agus toirt gáis. Bunaithe ar a thurgnaimh, fuair sé amach má fhanann brú an gháis tairiseach, ansin de réir mar a mhéadaíonn teocht an gháis, méadaíonn an toirt freisin. Os a choinne sin, de réir mar a laghdaíonn teocht an gháis, laghdaíonn an toirt freisin.
Tarlaíonn athruithe i dtoirt an gháis mar gheall ar athruithe teochta go rialta, mar sin feictear an líne ar an ngraf seo díreach. Dá dtarraingeofaí an líne ar an ngraf ag teochtaí níos ísle, thrasnódh sí an ais ag thart ar -273°C. oC.
Bunaithe ar go leor turgnaimh a rinneadh, fuarthas amach, cé go bhfuil méid an athraithe i dtoirt do gach gás difriúil, nuair a tharraingítear an líne ar an ngraf V-T ag teocht níos ísle, go ngearrann an líne an ais i gcónaí ag thart ar -273. oC. Is féidir linn a rá má fhuaraítear an gás go -273 oC ansin is ionann toirt an gháis agus 0. Má fhuaraítear an gás arís go dtí go mbíonn an teocht faoi bhun -273 oC ansin beidh toirt an gháis diúltach, rud nach féidir a dhéanamh.
Mar sin -273 oIs í C an teocht is ísle is féidir a bhaint amach. Mar go dtrasnaíonn an líne an ais ag thart ar -273 oC ansin de réir comhaontaithe fhrithpháirtigh, cinneadh gurbh é -273,15 an teocht is ísle a d'fhéadfaí a bhaint amach oC. ‐273,15 oTugtar teocht nialas absalóideach ar C agus úsáidtear í mar thagairt don scála absalóideach, ar a dtugtar scála Kelvin freisin. Ainmníodh Kelvin i ndiaidh an Tiarna Kelvin (1824–1907), fisicí Briotanach. Ar an scála seo, léirítear an teocht i Kelvin (K), ní i gcéimeanna Kelvin (oK). Tá an fad idir céimeanna mar an gcéanna leis an scála Celsius. 0 K = ‐273,15 oC agus 273,15 K = 0 oC.
Is féidir teocht i scála Celsius a thiontú go scála Kelvin trí 273,15 a chur leis, is féidir teocht i scála Kelvin a thiontú go scála Celsius trí 273,15 a bhaint. Go matamaiticiúil:
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T(K) ‐ 273,15
Eolas:
T = Teocht
K = Kelvin
C = Celsius
Má chuirtear an teocht in iúl i scála Kelvin, beidh an graf thuas cosúil leis an íomhá thíos.
Bunaithe ar an ngraf seo, is féidir a thabhairt i gcrích go mbíonn toirt an gháis i gcomhréir dhíreach leis an teocht absalóideach ag brú tairiseach. Má mhéadaíonn teocht absalóideach gáis, méadaíonn an toirt freisin; os a choinne sin, má laghdaíonn teocht absalóideach gáis, laghdaíonn an toirt freisin. Tugtar dlí Charles ar an ngaol seo. Go matamaiticiúil, scríobhtar é mar seo a leanas:
Toirt ∝ Teocht → Brú tairiseach
V ∝ T → P tairiseach
Is féidir dlí Charles a scríobh mar seo freisin:
Is é brí chothromóid 1 ná, ag brú tairiseach (P), má athraíonn teocht absalóideach (T) an gháis, athraíonn toirt (V) an gháis freisin ionas go mbíonn toradh an chomparáide idir teocht absalóideach agus toirt tairiseach i gcónaí. Má mhéadaíonn teocht absalóideach an gháis, méadaíonn toirt an gháis freisin, nó a mhalairt, má laghdaíonn teocht absalóideach an gháis, laghdaíonn toirt an gháis freisin, ionas go mbíonn toradh an chomparáide idir teocht agus toirt tairiseach i gcónaí. Is é atá i gceist le teocht absalóideach gáis ná teocht an gháis arna sloinneadh ar scála Kelvin. Má tá an teocht fós ar scála Celsius, ansin tiontaigh go scála Kelvin í ar dtús.
Dlí Gay-Lussac
Rinne Joseph Gay-Lussac (1778–1850) turgnamh agus fuair sé amach má choinnítear toirt gáis tairiseach, de réir mar a mhéadaíonn brú an gháis, go méadaíonn teocht absalóideach an gháis freisin. Os a choinne sin, de réir mar a laghdaíonn brú an gháis, laghdaíonn teocht absalóideach an gháis freisin. Ag toirt tairiseach, bíonn brú an gháis i gcomhréir dhíreach le teocht absalóideach an gháis. Tugtar Dlí Gay-Lussac ar an ngaol seo. Go matamaiticiúil:
Brú ∝ Teocht → Toirt tairiseach
P ∝ T → V tairiseach
Is féidir dlí Gay-Lussac a scríobh mar seo freisin:
Is é brí chothromóid 1 ná, ag toirt tairiseach (V), má athraíonn brú (P) an gháis, go n-athraíonn teocht absalóideach (T) an gháis freisin ionas go mbeidh an toradh comparáide idir brú agus teocht absalóideach tairiseach. Is é sin le rá, má mhéadaíonn brú an gháis, méadaíonn teocht absalóideach an gháis freisin, nó os a choinne sin, má laghdaíonn brú an gháis, laghdaíonn teocht absalóideach an gháis freisin, ionas go mbeidh an comparáid idir brú agus teocht tairiseach i gcónaí.
Is é atá i gceist le teocht absalóideach gáis ná teocht an gháis arna cur in iúl ar scála Kelvin. Más ar scála Celsius atá an teocht fós, ansin déan í a thiontú go scála Kelvin ar dtús.
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara go dtugann dlí Boyle, dlí Charles, agus dlí Gay-Lussac torthaí cruinne mura bhfuil brú agus dlús an gháis ró-ard. Ina theannta sin, ní bhaineann na trí dhlí seo ach le gáis nach bhfuil a dteocht gar dá bhfiuchphointe.
Bunaithe ar an bhfíric seo, is féidir a thabhairt i gcrích nach féidir dlí Boyle, dlí Charles, agus dlí Gay-Lussac a chur i bhfeidhm ar gach coinníoll gáis. Ós rud é nach féidir iad a chur i bhfeidhm ar gach coinníoll gáis fíor, teastaíonn coincheap an gháis idéalaigh, nó an gháis fhoirfe, uainn. Ní bhíonn an gás idéalach seo ann sa saol laethúil. Níl i ngás idéalach ach samhail idéalach, cosúil le coincheapa coirp righin agus sreabhán idéalach. Dá bhrí sin, glacaimid leis go bhfuil feidhm ag na trí dhlí gáis thuas faoi gach coinníoll gáis idéalach.
Agus fadhbanna dlí gáis á réiteach, ní mór an teocht a chur in iúl ar scála Kelvin. Más brú tomhaiste fós é brú an gháis, tiontaigh go brú absalóideach é ar dtús. Brú absalóideach = brú atmaisféarach + brú baraiméadrachr.
