Pilina ma waena o ke kaomi a me ka nui o ke kinoea
Pendahuluan
ʻO ke kinoea kekahi o nā ʻano mea ʻekolu a mākou e ʻike pinepine ai a puni mākou, me nā wai a me nā mea paʻa. Loaʻa i nā mea ʻelua nā waiwai a me nā ʻano like ʻole. No ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o nā kinoea, pono mākou e nānā i kekahi o nā kumumanaʻo kumu o ka physics a me ke kemika e pili ana iā lākou. ʻO kahi pilina koʻikoʻi i ke ʻano o ke kinoea ʻo ia ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka nui. Ua hoʻokumu mua ʻia kēia pilina e ka ʻepekema Pelekane ʻo Robert Boyle i ke kenekulia 17. E kūkākūkā kikoʻī kēia ʻatikala i kēia pilina, i ʻike ʻia ʻo ke Kānāwai o Boyle, a me kona mau hopena a me nā noi i ke ola o kēlā me kēia lā a me ka ʻoihana.
Ke Kānāwai o Boyle
ʻŌlelo ke kānāwai o Boyle no ka nui mau o ke kinoea ma kahi mahana mau, ua like ka nui o kēlā kinoea me kona kaomi. Ma ke ʻano makemakika, hiki ke hoʻokumu ʻia kēia kānāwai penei:
\[ P \times V = \text{mau} \]
Ma hea:
– ʻO ke kaomi kinoea \( P \),
– ʻO \( V \) ka nui o ke kinoea.
I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, inā mākou e hoʻonui i ke kaomi ma luna o kahi kinoea me ka nui mau, a laila e emi iho ka nui, a i ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā mākou e hoʻemi i ke kaomi, a laila e piʻi aʻe ka nui.
Ka hoʻokolohua a Boyle
Ua hana ʻo Boyle i kāna hoʻokolohua kuʻuna me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻōmole J i piha i ka mercury a me ke kinoea. Ua ʻae kēia ʻōmole iā Boyle e hoʻopaʻa i kahi kinoea a ana i ka loli o ka nui i ka loli ʻana o ke kaomi. Mai kēia, ua hoʻoholo ʻo Boyle e mau ana ka huahana o ke kaomi a me ka nui inā mau ka mahana o ke kinoea.
Ka Hoʻopuka Makemakika Maʻalahi
Hiki iā mākou ke hoʻokumu i kēia pilina PV ma ke ʻano kūhelu. Manaʻo mākou he kinoea kā mākou me ke kaomi \( P_1 \) a me ka nui \( V_1 \). Inā hoʻololi ʻia ke kaomi i \( P_2 \) a me ka nui i \( V_2 \), a laila e like me ke kānāwai o Boyle:
\[ P_1 \times V_1 = P_2 \times V_2 \]
Hōʻike kēia pilina inā ʻike mākou i ke kaomi mua a me ka nui a me kekahi o nā waiwai kaomi a i ʻole ka nui hope loa, hiki iā mākou ke helu i ke kaomi a i ʻole ka nui hope loa.
Nā Hoʻohana o ke Kānāwai o Boyle
He nui nā hoʻohana koʻikoʻi o ke Kānāwai o Boyle ma nā ʻano like ʻole. Aia ma lalo iho kekahi mau laʻana o kona hoʻohana ʻana i ke ola o kēlā me kēia lā a me ka ʻoihana:
1. ʻŌnaehana hanu kanaka: I loko o nā māmā, hana ʻia ke kaʻina hana o ka ea e komo ana a e puka ana ma muli o nā loli o ka nui a me ke kaomi i loko o ka lua umauma. Ke hanu mākou, piʻi ka nui o ko mākou mau māmā, e hoʻemi ana i ke kaomi i loko o lākou, e ʻae ana i ka ea mai waho e komo. Ke hanu mākou i waho, emi ka nui o ko mākou mau māmā, e hoʻonui ana i ke kaomi, e ʻae ana i ka ea e puka.
2. Luʻu ʻana: Ke iho nei ka mea luʻu i lalo i ka hohonu, piʻi aʻe ke kaomi wai a puni. I mea e pale ai i ka nui o ke kinoea i loko o kā lākou mau pahu wai mai ka hāʻule ʻana i nā pae weliweli, pono nā mea luʻu e hoʻohana i nā lako kūikawā e hoʻoponopono ai i ke kaomi i loko o nā pahu wai e kūlike me ke kaomi a puni.
3. Ke hoʻohana ʻana i ka syringe: Hana nā syringes ma muli o ke kānāwai o Boyle. Ke huki ʻia ka piston ma ka syringe, piʻi ka nui o loko o ka hose, e emi ana ke kaomi; e hopena ana i ka huki ʻia ʻana o ka wai a i ʻole ke kinoea i loko o ka hose. Ke paʻi ʻia ka piston, emi ka nui o loko o ka hose, e piʻi ana ke kaomi a hoʻokuke aku i ka wai a i ʻole ke kinoea.
4. Mea Hoʻopili Kinoea: Hoʻohana ʻia kahi mea hoʻopili e hoʻonui i ke kaomi o ke kinoea i hiki ke mālama ʻia i loko o kahi leo liʻiliʻi. Hilinaʻi kona kumumanaʻo hana ma ke Kānāwai o Boyle, kahi e ʻōlelo nei e piʻi ana ke kaomi me ka leo.
Ka Ikepili Empirika a me ke Kumumanaʻo
Ua hōʻike nā hoʻokolohua empirical i ka pololei kupaianaha o ke Kānāwai o Boyle no nā kinoea kūpono, kahi e ʻike ai i nā pilina intermolecular palena loa. Eia nō naʻe, ma lalo o kekahi mau kūlana, ʻoiai ma nā kaomi kiʻekiʻe a me nā nui liʻiliʻi loa, ʻaʻole paha e hana mau nā kinoea i ka maikaʻi. Ma lalo o kēia mau kūlana, pono e noʻonoʻo ʻia nā pilina intermolecular a me ka nui o nā molekala kinoea. Hiki ke wehewehe maikaʻi ʻia kēia me ka hoʻohana ʻana i ke Kānāwai o Van der Waals, ka mea e hoʻololi i ke Kānāwai o Boyle i kēia mau kūlana:
\[ \left(P + \frac{a(n/V)^2}{V-mbn}\right) (V – nb) = nRT \]
Maanei, ʻo \( P \) ke kaomi, ʻo \( V \) ka nui, ʻo \( n \) ka helu o nā mole o ke kinoea, ʻo \( R \) ke kūpaʻa kinoea honua, a ʻo \( a \) a me \( b \) nā kūpaʻa Van der Waals e hōʻike ana i ka ikaika o nā pilina intermolecular a me ka nui o nā mole kinoea ponoʻī.
Nā Kumu e Hoʻopilikia ai i ke Kānāwai o Boyle
Aia kekahi mau kumu e hoʻohuli i ka pololei o ke kānāwai o Boyle i ka wehewehe ʻana i ke ʻano o ke kinoea:
1. Mahana: Manaʻo ke kānāwai o Boyle e mau ana ka mahana. Hiki i nā loli o ka mahana ke hoʻololi i ka ikehu kinetic o nā molekala kinoea, a laila e hoʻopilikia ai i ke kaomi.
2. Nā Kūlana Kinoea Maoli: Ma nā kaomi kiʻekiʻe loa a me nā leo haʻahaʻa loa, hoʻomaka ka manaʻo kinoea kūpono e hāʻule ma muli o nā pilina ma waena o nā molekala a me ka leo o nā molekala kinoea.
3. Ka wikiwiki o ka molekala: Hiki i ka ikehu o nā molekala kinoea e neʻe ana ke hoʻopilikia i ke kaomi kinoea. Hoʻopilikia ʻia kēia wikiwiki e ka mahana a hiki ke hoʻonui i ke kaomi i loko o kahi ʻōnaehana pani.
Ka Hoʻohana ʻana i ka ʻenehana hou
Me ka hoʻomohala ʻana o ka ʻenehana hou, ua lilo ka hoʻohana ʻana i ke Kānāwai o Boyle i mea laha nui. ʻO kekahi mau hiʻohiʻona o kona hoʻohana ʻana i ka ʻenehana hou:
1. Nā Ea Hoʻoluʻu a me nā Pahu Hau: Hoʻohana kēia mau mīkini i ke kinoea i hoʻopaʻa ʻia a hoʻonui ʻia e omo a hoʻokuʻu i ka wela, ma muli o nā kumumanaʻo i hoʻomalu ʻia e ke Kānāwai o Boyle.
2. Hoʻopiha Kinoea: Hoʻohana nā kikowaena hoʻopiha kinoea no nā kaʻa i ke kumumanaʻo o ka hoʻopili ʻana ma ka hoʻoponopono ʻana i ke kaomi a me ka leo e hōʻemi i ke kinoea i loko o ka pahu kaʻa.
3. ʻEnehana Vacuum: Hoʻohana nā ʻoihana he nui, me nā mea uila a me nā lāʻau lapaʻau, i ka ʻenehana vacuum e hoʻopaʻa i nā kinoea ma ke kaomi haʻahaʻa.
Ka hopena
Ma keʻano holoʻokoʻa, he mea nui ke Kānāwai o Boyle no ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o nā kinoea ma lalo o nā kūlana kaomi a me ka nui like ʻole. ʻAʻole wale kēia kānāwai he mea nui ma ke ʻano he manaʻo ʻepekema kumu akā he mau noi ākea hoʻi i nā ʻano he nui o ke ola o kēlā me kēia lā a me ka ʻenehana hou. Ma o nā hoʻomohala hou aʻe i ke aʻo ʻana i nā kinoea maoli a me nā noi ʻenehana, ke hoʻomau nei ko mākou ʻike i ka pilina ma waena o ke kaomi kinoea a me ka nui e hoʻomaikaʻi, e hiki ai ke hana hou aʻe a me ka pono ma nā ʻano he nui.
