Dàimh eadar Brùthadh agus Meud Gas
Pearsanta
Ann am fiosaig agus ceimigeachd, tha grunn bhun-bheachdan ann a tha nan colbhan airson tuigse fhaighinn air iongantas nàdarra. Is e aon bhun-bheachd den leithid an dàimh eadar cuideam gas agus meud. Tha an dàimh seo ceangailte gu dlùth ri diofar laghan gas, agus is e Lagh Boyle aon dhiubh. Tha tuigse air a’ cheangal eadar cuideam gas agus meud deatamach ann an grunn thagraidhean practaigeach, leithid siostam analach an duine, teicneòlas stòraidh gas, agus einnseanan losgaidh a-staigh. Bheir an artaigil seo cunntas air na bun-bheachdan co-cheangailte, na buaidhean agus na tagraidhean aca.
Dàimh Bhunasach: Lagh Boyle
’S e Lagh Boyle aon de na laghan gas as bunaitiche, a chaidh a lorg le Robert Boyle san 17mh linn. Tha an lagh seo ag ràdh, airson meud stèidhichte de ghas aig teòthachd sheasmhach, gu bheil cuideam a’ ghas co-rèireach gu neo-dhìreach ris an tomhas-lìonaidh aige. Gu matamataigeach, faodar Lagh Boyle a chur an cèill leis a’ cho-aontar:
\[P \uaireannan V = k \]
Càite:
– \(P\) = Bruthadh gas
– \(V\) = Meud gas
– \(k\) = Taisbeanach (airson gas sònraichte aig teòthachd sònraichte)
Bhon cho-aontar seo, faodar a cho-dhùnadh ma thèid meud a’ ghasa a lùghdachadh, gun àrdaich cuideam a’ ghasa agus a chaochladh.
Deuchainnean agus Lèirsinn
Is e aon dhòigh air an lagh seo a thuigsinn nas doimhne tro dheuchainn shìmplidh. Abair gu bheil tiùb siolandair againn le piston gluasadach. Taobh a-staigh an tiùba seo tha meud sònraichte de ghas. Ma lughdaicheas sinn meud a’ ghas le bhith a’ putadh a’ piston sìos, àrdaichidh cuideam a’ ghas. Air an làimh eile, ma tharraingeas sinn am piston suas, ag àrdachadh meud a’ ghas, lughdaichidh cuideam a’ ghas.
Mar as trice bidh dealbh grafaigeach den dàimh seo a’ toirt a-steach graf a’ plotadh cuideam (P) an aghaidh meud (V). Leis a’ chàirdeas cearc is ugh eadar cuideam agus meud, nochdaidh lùb hipearbolach air a’ ghraf seo.
Cleachdaidhean Lagh Boyle
1. Siostam analach
Anns a’ chorp daonna, gheibhear lagh Boyle ann am meacanaig analach. Nuair a bhios sinn ag anail a-steach, bidh an diaphragm agus na fèithean eadar-asnaich a’ teannachadh, ag àrdachadh meud na cuas thoracach. Bidh an àrdachadh seo ann am meud a’ lughdachadh cuideam an èadhair taobh a-staigh nan sgamhan, a’ leigeil le èadhar sruthadh a-steach do na sgamhain bhon taobh a-muigh. Nuair a bhios sinn ag anail a-mach, bidh meud na cuas thoracach a’ lùghdachadh, ag àrdachadh a’ chuideam agus a’ sparradh èadhar a-mach às na sgamhain.
2. Teicneòlas Stòraidh Gas
Bidh tancaichean gas àrd-bhruthadh, leithid an fheadhainn a thathas a’ cleachdadh ann an dàibheadh-scuba agus stòradh gas meidigeach, cuideachd a’ cleachdadh lagh Boyle. Tha na gasaichean seo air an stòradh anns an tanca aig bruthadh àrd gus an tomhas-lìonaidh aca a lughdachadh gus am faodar barrachd gas a stòradh. Nuair a thèid an gas a leigeil ma sgaoil, bidh an cuideam a’ lùghdachadh agus bidh tomhas-lìonaidh a’ ghasa ag àrdachadh mar a dh’ fheumar.
3. Inneal Losgaidh a-staigh
Tha prionnsabal bunaiteach einnsean losgaidh a-staigh, mar an tè a lorgar ann an càr, cuideachd co-cheangailte ri lagh Boyle. Nuair a tha am piston aig meadhan marbh ìosal, bidh measgachadh de dh’èadhar agus connadh a’ dol a-steach don t-siolandair. Tha am measgachadh seo an uairsin air a dhlùthadh leis a’ piston a’ gluasad suas, ag adhbhrachadh àrdachadh ann an cuideam. Tha am measgachadh gas seo an uairsin air a losgadh, a’ gineadh cuideam a bheir air a’ piston tilleadh sìos, a’ toirt a-mach an gluasad meacanaigeach a tha riatanach gus an carbad a ghluasad.
Eadar-dhealachaidhean bho Lagh Boyle
Ged a tha Lagh Boyle a’ buntainn gu math ri gasaichean air leth freagarrach, chan eil a h-uile gas ag obair gu h-iomchaidh ann an da-rìribh. Fo chumhachan sònraichte, leithid aig cuideaman glè àrd no teòthachd glè ìosal, bidh fìor ghasan a’ nochdadh claonaidhean bho Lagh Boyle. Tha seo mar thoradh air na feachdan tarraing eadar-mholacileach agus meud neo-shuntasach nam moileciuilean fo na cumhaichean sin.
Tha luchd-saidheans air co-aontaran staid nas iom-fhillte a leasachadh airson fìor ghasan, leithid co-aontar Van der Waals, gus cunntas a thoirt air na diallaidhean sin. Bidh co-aontar Van der Waals a’ leasachadh Lagh Boyle le bhith a’ cur dà fhactar ceartachaidh ris: aon gus ceartachadh airson meud nam moileciuilean agus fear eile airson na feachdan tarraingeach eadar na moileciuilean.
Tha co-aontar Van der Waals air a chur an cèill mar:
[(P + an²/V²) (V – nb) = nRT]
Càite:
– \(P\) = Bruthadh gas
– \(V\) = Meud gas
– \(n\) = Àireamh nam mòlan
– \(T\) = Teòthachd a’ ghasa
– \(R\) = Cunbhalach gas uile-choitcheann
– \(a\) agus \(b\) = Co-sheasmhachdan a tha an urra ris an t-seòrsa gas
Ceangal ri Laghan Gas Eile
A bharrachd air Lagh Boyle, tha grunn laghan gas eile ann a tha còmhla a’ cruthachadh bunait teòiridh gas cineatach agus teirmodynamics. Seo cuid de na laghan gas eile agus an dàimh ri meud agus cuideam:
1. Lagh Teàrlaich
Tha lagh Teàrlaich ag ràdh gu bheil meud gas dìreach co-rèireach ris an teòthachd iomlan aige aig cuideam cunbhalach. Tha seo a’ ciallachadh ma thèid teòthachd gas àrdachadh, gun àrdaich an tomhas-lìonaidh fhad ‘s a dh’ fhanas an cuideam seasmhach.
2. Lagh Gay-Lussac
Tha lagh Gay-Lussac ag ràdh gu bheil cuideam gas dìreach co-rèireach ris an teòthachd iomlan aige aig meud seasmhach. Mar sin, ma thèid teòthachd gas àrdachadh aig meud seasmhach, bidh cuideam a’ ghas ag àrdachadh cuideachd.
3. Lagh Avogadro
Tha lagh Avogadro ag ràdh, aig an aon chuideam agus teòthachd, gu bheil meud gas dìreach co-rèireach ri àireamh nam mòlan de ghas. Ann am faclan eile, bidh meudan co-ionnan aig àireamhan co-ionnan de mhòlan de ghas aig an aon chuideam agus teòthachd.
4. Co-aontar Gas Ideal
’S e co-aontar gas foirfe measgachadh de na trì laghan gu h-àrd, a tha air a chur an cèill san riochd:
\[PV = nRT \]
Co-dhùnadh
Tha tuigse air a’ cheangal eadar cuideam agus meud ghasan bunaiteach do iomadh meur de shaidheans agus innleadaireachd. Tha Lagh Boyle, aon de na laghan gas bunaiteach, a’ toirt sealladh tùsail air mar a bhios gasan ag obair fo dhiofar shuidheachaidhean. Tha na tagraidhean aige farsaing, bho phròiseasan bith-eòlasach leithid anail gu teicneòlasan làitheil leithid einnseanan losgaidh a-staigh agus stòradh gas. Ged a tha Lagh Boyle glè fheumail, tha suidheachaidhean ann far nach eil fìor ghasan ag ùmhlachd don lagh seo gu foirfe, agus tha feum air modalan nas sofaistigichte leithid co-aontar Van der Waals gus tuigse fhaighinn air giùlan gas fo chumhachan anabarrach. Tha an t-eòlas seo, còmhla ris na laghan gas eile, a’ cruthachadh a’ bhunait airson ar tuigse air na rudan a dh’ fheumas sinn ann am beatha làitheil agus ann an leasachadh teicneòlais adhartach.
