Pilina ma waena o ke kaomi a me ka nui o ke kinoea
Pengantar
I loko o ke kinoea a me ke kemika, aia nā manaʻo kumu like ʻole e lawelawe ana ma ke ʻano he mau kia no ka hoʻomaopopo ʻana i nā hanana kūlohelohe. ʻO kekahi o ia mau manaʻo, ʻo ia ka pilina ma waena o ke kaomi kinoea a me ka nui. Pili loa kēia pilina i nā kānāwai kinoea like ʻole, ʻo kekahi o ia mau mea ʻo ke Kānāwai a Boyle. He mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i ka pilina ma waena o ke kaomi kinoea a me ka nui i nā noi hana like ʻole, e like me ka ʻōnaehana hanu kanaka, ka ʻenehana mālama kinoea, a me nā mīkini kuni kūloko. E hōʻike ana kēia ʻatikala i nā manaʻo kumu e pili ana, ko lākou hopena a me nā noi.
Pilina Kumu: Ke Kānāwai o Boyle
ʻO ke Kānāwai o Boyle kekahi o nā kānāwai kinoea maʻamau loa, i ʻike ʻia e Robert Boyle i ke kenekulia 17. Ke ʻōlelo nei kēia kānāwai no ka nui o ke kinoea i paʻa ma kahi mahana mau, ua like ke kaomi o ke kinoea me kona nui. Ma ke ʻano makemakika, hiki ke hōʻike ʻia ke Kānāwai o Boyle e ka hoohalike:
\[ P \times V = k \]
Ma hea:
– \(P\) = Kaomi kinoea
– \(V\) = Ka nui o ke kinoea
– \(k\) = Kūpaʻa (no ke kinoea i hāʻawi ʻia ma kahi mahana i hāʻawi ʻia)
Mai kēia kaulike, hiki ke hoʻoholo ʻia inā e hoʻemi ʻia ka nui o ke kinoea, e piʻi aʻe ke kaomi o ke kinoea a ʻo ka ʻaoʻao ʻē aʻe.
Nā Hoʻokolohua a me nā Hōʻikeʻike
ʻO kahi ala e hoʻomaopopo hohonu ai i kēia kānāwai ma o kahi hoʻokolohua maʻalahi. Manaʻo mākou he ʻōmole cylindrical kā mākou me kahi piston neʻe. Aia i loko o kēia ʻōmole kahi nui o ke kinoea. Inā hoʻemi mākou i ka nui o ke kinoea ma ke kaomi ʻana i ka piston i lalo, e piʻi aʻe ke kaomi kinoea. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā huki mākou i ka piston i luna, e hoʻonui ana i ka nui o ke kinoea, e emi ana ke kaomi kinoea.
ʻO ka hōʻike kiʻi o kēia pilina e pili pinepine ana i kahi kiʻi e hōʻike ana i ke kaomi (P) e kūʻē i ka nui (V). Hāʻawi ʻia i ka pilina moa-a-hua manu ma waena o ke kaomi a me ka nui, e hōʻike kēia kiʻi i kahi piʻo hyperbolic.
Nā Hoʻohana o ke Kānāwai o Boyle
1. ʻŌnaehana hanu
I loko o ke kino kanaka, hiki ke loaʻa ke kānāwai o Boyle ma ke ʻano o ka hanu ʻana. Ke hanu mākou i loko, ʻūlū ka diaphragm a me nā ʻiʻo intercostal, e hoʻonui ana i ka nui o ka lua thoracic. ʻO kēia hoʻonui ʻana i ka nui e hoʻemi ana i ke kaomi ea i loko o nā māmā, e ʻae ana i ka ea e kahe i loko o nā māmā mai waho. Ke hanu mākou i waho, emi ka nui o ka lua thoracic, e hoʻonui ana i ke kaomi a koi aku i ka ea i waho o nā māmā.
2. ʻenehana mālama kinoea
Hoʻohana pū nā pahu kinoea me ke kaomi kiʻekiʻe, e like me nā mea i hoʻohana ʻia i ka luʻu scuba a me ka mālama ʻana i ke kinoea lapaʻau, i ke kānāwai o Boyle. Mālama ʻia kēia mau kinoea i loko o ka pahu ma ke kaomi kiʻekiʻe e hōʻemi i ko lākou nui i hiki ai ke mālama ʻia nā kinoea hou aku. Ke hoʻokuʻu ʻia ke kinoea, emi ke kaomi a piʻi ka nui o ke kinoea e like me ka mea e pono ai.
3. ʻEnekini puhi kūloko
ʻO ke kumu nui o kahi ʻenekini kuni kūloko, e like me ka mea i loaʻa i loko o ke kaʻa, pili pū kekahi i ke kānāwai o Boyle. Ke waiho ka piston ma ke kikowaena make lalo, komo kahi hui ʻana o ka ea a me ka wahie i loko o ka cylinder. A laila hoʻopaʻa ʻia kēia hui ʻana e ka piston e neʻe ana i luna, e hoʻonui ana i ke kaomi. A laila puhi ʻia kēia hui kinoea, e hana ana i ke kaomi e hoʻihoʻi i ka piston i lalo, e hana ana i ka neʻe mechanical e pono ai e hoʻoneʻe i ke kaʻa.
Nā ʻokoʻa mai ke kānāwai o Boyle
ʻOiai pili pono ke Kānāwai o Boyle i nā kinoea kūpono, ʻo ka ʻoiaʻiʻo, ʻaʻole nā kinoea āpau e hana kūpono. Ma lalo o kekahi mau kūlana, e like me ke kaomi kiʻekiʻe loa a i ʻole nā mahana haʻahaʻa loa, hōʻike nā kinoea maoli i nā ʻokoʻa mai ke Kānāwai o Boyle. ʻO kēia ma muli o nā mana intermolecular o ka huki a me ka nui o nā molekala ma lalo o kēia mau kūlana.
Ua hoʻomohala nā kānaka ʻepekema i nā kaulike paʻakikī o ke kūlana no nā kinoea maoli, e like me ke kaulike Van der Waals, e helu ai i kēia mau ʻokoʻa. Hoʻomaʻemaʻe ka kaulike Van der Waals i ke Kānāwai o Boyle ma ka hoʻohui ʻana i ʻelua mau mea hoʻoponopono: hoʻokahi e hoʻoponopono no ka nui o nā molekala a ʻo kekahi no nā mana huki ma waena o nā molekala.
Ua hōʻike ʻia ka hoʻohālikelike Van der Waals penei:
\[ \left( P + \frac{an^2}{V^2} \right) \left( V – nb \right) = nRT \]
Ma hea:
– \(P\) = Kaomi kinoea
– \(V\) = Ka nui o ke kinoea
– \(n\) = Helu o nā mole
– \(T\) = Mahana kinoea
– \(R\) = Paʻa kinoea honua
– \(a\) a me \(b\) = Nā kūpaʻa e hilinaʻi ana i ke ʻano o ke kinoea
Pilina me nā Kānāwai Kinoea ʻē aʻe
Ma waho aʻe o ke Kānāwai o Boyle, aia kekahi mau kānāwai kinoea ʻē aʻe e hui pū ana e hana i ke kumu o ke kumumanaʻo kinoea kinetic a me ka thermodynamics. Eia kekahi o nā kānāwai kinoea ʻē aʻe a me ko lākou pilina me ka nui a me ke kaomi:
1. Ke Kānāwai o Charles
Ua ʻōlelo ke kānāwai o Charles ua kūlike pololei ka nui o ke kinoea me kona mahana paʻa ma ke kaomi mau. ʻO ke ʻano kēia, inā hoʻonui ʻia ka mahana o ke kinoea, e piʻi aʻe ka nui ʻoiai e mau ana ke kaomi.
2. Ke Kānāwai o Gay-Lussac
ʻŌlelo ke kānāwai o Gay-Lussac ua kūlike pololei ke kaomi o ke kinoea me kona mahana paʻa ma ka nui mau. No laila, inā hoʻonui ʻia ka mahana o ke kinoea ma ka nui mau, e piʻi pū ke kaomi o ke kinoea.
3. Ke Kānāwai o Avogadro
ʻŌlelo ke kānāwai o Avogadro ma ke kaomi a me ka mahana like, ua kūlike pololei ka nui o ke kinoea me ka helu o nā mole o ke kinoea. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, e like ka nui o nā mole o ke kinoea ma ke kaomi a me ka mahana like.
4. Ka Hoʻohālikelike Kinoea Kūpono
ʻO ka Ideal Gas Equation ka hui pū ʻana o nā kānāwai ʻekolu ma luna, i hōʻike ʻia ma ke ʻano:
\[ PV = nRT \]
Ka hopena
ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka nui o nā kinoea he mea nui ia i nā lālā he nui o ka ʻepekema a me ka ʻenekinia. ʻO ke kānāwai o Boyle, kekahi o nā kānāwai kinoea kumu, hāʻawi i ka ʻike mua i ke ʻano o ka hana ʻana o nā kinoea ma lalo o nā kūlana like ʻole. He ākea kona mau noi, mai nā kaʻina hana olaola e like me ka hanu ʻana a hiki i nā ʻenehana o kēlā me kēia lā e like me nā mīkini kuni kūloko a me ka mālama ʻana i ke kinoea. ʻOiai he mea pono loa ke kānāwai o Boyle, aia kekahi mau kūlana kahi i mālama pono ʻole ai nā kinoea maoli i kēia kānāwai, a pono nā hiʻohiʻona ʻoi aku ka paʻakikī e like me ka hoʻohālikelike Van der Waals e hoʻomaopopo i ke ʻano o ke kinoea ma lalo o nā kūlana koʻikoʻi. ʻO kēia ʻike, me nā kānāwai kinoea ʻē aʻe, ke kumu no ko mākou hoʻomaopopo ʻana i nā mea a mākou e pono ai i ke ola o kēlā me kēia lā a me ka hoʻomohala ʻana i ka ʻenehana holomua.
