Airteagal Dlí Boyle, dlí Charles, dlí Gay-Lussac
Dlí Boyle
Rinne Robert Boyle (1627-1691) turgnaimh chun an gaol cainníochtúil idir brú agus toirt gáis a imscrúdú. Déantar an turgnamh seo trí mhéid áirithe gáis a chur isteach i gcoimeádán dúnta. Go dtí gur thángthas ar chur chuige sách maith, fuair sé amach dá gcoimeádfaí teocht an gháis tairiseach, ansin nuair a mhéadaigh brú an gháis, laghdaíodh 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 Dlí Boyle ar an ngaol seo. Go matamaiticiúil:
Is féidir dlí Boyle a scríobh freisin:
PV = tairiseach → cothromóid 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → cothromóid 2
Is é brí chothromóid 1 ná ag teocht tairiseach (T) má athraíonn brú (P) an gháis ansin athraíonn toirt (V) an gháis freisin,
ionas go mbíonn torthaí an iolraithe idir brú agus 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, mar sin bíonn an t-iolrú idir brú agus toirt tairiseach i gcónaí.
Breathnaíonn an graf a léiríonn an gaol idir toirt agus brú mar atá sa phictiúr thíos. Bunaithe ar thorthaí an turgnaimh, fuair Robert Boyle amach go n-athraíonn toirt an gháis go neamhrialta ionas go mbíonn cuma cuartha ar na línte sa ghraf. Is brú absalóideach an brú a léirítear ar an ngraf.
Dlí Charles
Céad bliain tar éis do Robert Boyle an gaol idir toirt agus brú a fhionnadh, rinne eolaí Francach darb ainm Jacques Charles (1746-1823) imscrúdú ar an ngaol idir teocht agus toirt gáis. Bunaithe ar thorthaí an turgnaimh, fuair sé amach nuair a bhíonn brú an gháis tairiseach i gcónaí, nuair a mhéadaíonn teocht an gháis, go méadaíonn toirt an gháis freisin. Os a choinne sin, nuair a laghdaíonn teocht an gháis, laghdaíonn toirt an gháis freisin.
Tarlaíonn athruithe i dtoirt an gháis mar gheall ar athruithe teochta go rialta ionas go mbíonn na línte ar an ngraf seo díreach. Má léirítear na línte ar an ngraf go dtí go mbíonn an teocht níos ísle, ansin gearrfaidh an líne an ais timpeall -273 o C.
Bunaithe ar go leor turgnaimh a rinneadh, fuarthas amach cé go n-athraíonn méid an athraithe i dtoirt gach gáis,
Nuair a tharraingítear na línte ar an gcairt VT go teocht níos ísle, gearrann an líne an ais i gcónaí timpeall -273 o C. Is féidir linn a rá má fhuaraítear an gás go -273 o C ansin go bhfuil toirt an gháis = 0. Má fhuaraítear an gás arís go dtí go mbeidh an teocht faoi bhun -273 o C ansin beidh toirt an gháis diúltach, rud nach féidir.
Mar sin -273 oIs í C an teocht is ísle is féidir a bhaint amach. Mar go dtrasnaíonn an líne an ais timpeall -273 oC de réir an chomhaontaithe, socraítear gurb é -273.15 an teocht is ísle is féidir a bhaint amach oC. -273.15 oTugtar teocht nialas absalóideach ar C agus úsáidtear í mar thagairt scála absalóideach, ar a dtugtar scála Kelvin freisin. Is é Kelvin ainm an Tiarna Kelvin (1824-1907), fisicí Briotanach. Ar an scála seo, léirítear an teocht i Kelvin (K), ní i Kelvin (oK) céimeanna. 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 an teocht ar an scála Celsius a thiontú go scála Kelvin trí 273.15 a chur leis, is féidir an teocht ar an scála Kelvin a thiontú go scála Celsius trí 273.15 a laghdú. Go matamaiticiúil:
T(K) = T( oC ) + 273.15
T ( oC ) = T(K) – 273.15
T = Teocht
K = Kelvin
C = Celsius
Má chuirtear an teocht in iúl ar scála Kelvin, beidh an chairt thuas cosúil leis an bpictiúr thíos.
Bunaithe ar an ngraf seo, is féidir a thabhairt i gcrích go bhfuil toirt an gháis i gcomhréir dhíreach i gcónaí le teocht absalóideach an gháis ag brú seasta. Má mhéadaíonn teocht absalóideach an gháis, méadaíonn toirt an gháis freisin, os a choinne sin, má laghdaíonn teocht absalóideach an gháis, laghdaíonn toirt an gháis freisin. Tugtar dlí Charles ar an ngaol seo. Go matamaiticiúil:
Toirt α Teocht → Brú tairiseach
V α T → P tairiseach
Is é brí chothromóid 1 ná ag brú tairiseach (P) má athraíonn an teocht absalóideach (T) ansin athraíonn toirt (V) an gháis freisin ionas go mbíonn an cóimheas idir an teocht absalóideach agus an 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, mar sin bíonn an cóimheas idir teocht agus toirt tairiseach i gcónaí. Is é teocht absalóideach an gháis teocht an gháis, a luaitear ar scála Kelvin. Má tá an teocht fós sa scála Celsius, athraigh í ar dtús go scála Kelvin.
Dlí Gay-Lussac
Rinne Joseph Gay-Lussac (1778-1850) turgnamh agus fuair sé amach má shocraítear toirt an gháis tairiseach, nuair a mhéadaíonn brú an gháis, go méadaíonn teocht absalóideach an gháis. Mar an gcéanna, nuair a laghdaíonn brú an gháis, laghdaíonn teocht absalóideach an gháis. 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 α Teocht → Toirt tairiseach
Tá P α T → V tairiseach
Is é brí chothromóid 1 ná go n-athraíonn teocht absalóideach (T) an gháis ag toirt tairiseach (V) má athraíonn brú (P) an gháis freisin ionas go mbeidh an cóimheas idir an brú agus an teocht absalóideach tairiseach. Is é sin le rá, má mhéadaíonn brú an gháis, méadaíonn teocht absalóideach an gháis freisin nó a mhalairt má laghdaíonn brú an gháis,
Laghdaíonn teocht absalóideach an gháis freisin, ionas go mbíonn an cóimheas idir brú agus teocht tairiseach i gcónaí.
Is é teocht absalóideach an gháis teocht an gháis, a luaitear ar scála Kelvin. Má tá an teocht fós sa scála Celsius, athraigh í ar dtús go scála Kelvin.
Tabhair faoi deara, le do thoil, go dtugann dlí Boyle, dlí Charles, agus dlí Gay-Lussac torthaí cruinne nuair nach bhfuil brú agus dlús an gháis ró-shuntasach. Ina theannta sin, ní bhaineann na trí dhlí ach leis an ngás nach bhfuil a theocht gar don fhiuchphointe.
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 leis tagairt a dhéanamh do gach coinníoll gáis fíor, teastaíonn coincheap an Gháis Idealaigh uainn. Níl an gás idéalach seo ann sa saol laethúil. Níl an gás idéalach ach samhail idéalach, cosúil leis an gcoincheap idéalach righin agus sreabhach. Mar sin, glacaimid leis go bhfuil feidhm ag na trí dhlí gáis thuas i ngach coinníoll gáis idéalach.
Agus fadhbanna dlí gáis á réiteach, ní mór an teocht a lua ar scála Kelvin. Má tá brú an gháis fós i bhfoirm brú tomhais, athraigh é ar dtús go brú absalóideach. Brú absalóideach = brú atmaisféarach + brú tomhais
