ច្បាប់របស់ Boyle ច្បាប់របស់ Charles និងច្បាប់របស់ G. Lussac

ច្បាប់របស់ Boyle ច្បាប់របស់ Charles និងច្បាប់របស់ G. Lussac

ច្បាប់របស់ Boyle

រ៉ូប៊ឺតប៊យ (១៦២៧–១៦៩១) បានធ្វើការពិសោធន៍ដើម្បីស៊ើបអង្កេតទំនាក់ទំនងបរិមាណរវាងសម្ពាធឧស្ម័ន និងបរិមាណ។ ការពិសោធន៍នេះពាក់ព័ន្ធនឹងការដាក់ឧស្ម័នមួយចំនួននៅក្នុងធុងបិទជិតមួយ។ ចំពោះការប៉ាន់ស្មានដ៏ល្អមួយ គាត់បានរកឃើញថា ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពនៃឧស្ម័នត្រូវបានរក្សាឱ្យនៅថេរ នោះនៅពេលដែលសម្ពាធឧស្ម័នកើនឡើង បរិមាណឧស្ម័ននឹងថយចុះ។ ដូចគ្នានេះដែរ នៅពេលដែលសម្ពាធឧស្ម័នថយចុះ បរិមាណឧស្ម័នកើនឡើង។ សម្ពាធឧស្ម័នគឺសមាមាត្របញ្ច្រាសទៅនឹងបរិមាណឧស្ម័ន។ ទំនាក់ទំនងនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា ច្បាប់របស់ Boyleតាមគណិតវិទ្យា៖

ច្បាប់របស់ Boyle ក៏អាចត្រូវបានសរសេរជា៖

PV = ថេរ → សមីការ 1

P₁ V₁ = ភី₂ V₂ → សមីការ 2

អត្ថន័យនៃសមីការទី 1 គឺថា នៅសីតុណ្ហភាពថេរ (T) ប្រសិនបើសម្ពាធ (P) នៃឧស្ម័នផ្លាស់ប្តូរ បរិមាណ (V) នៃឧស្ម័នក៏ផ្លាស់ប្តូរផងដែរ ដូច្នេះផលគុណនៃសម្ពាធ និងបរិមាណគឺថេរជានិច្ច។ ប្រសិនបើសម្ពាធឧស្ម័នកើនឡើង បរិមាណឧស្ម័នថយចុះ ឬផ្ទុយមកវិញ ប្រសិនបើសម្ពាធឧស្ម័នថយចុះ បរិមាណឧស្ម័នកើនឡើង ដូច្នេះផលគុណនៃសម្ពាធ និងបរិមាណគឺថេរជានិច្ច។

ក្រាហ្វមួយដែលបង្ហាញពីទំនាក់ទំនងរវាងបរិមាណ និងសម្ពាធមើលទៅដូចក្រាហ្វខាងក្រោម។ ដោយផ្អែកលើការពិសោធន៍របស់គាត់ លោក Robert Boyle បានរកឃើញថា បរិមាណឧស្ម័នប្រែប្រួលមិនទៀងទាត់ ដែលបណ្តាលឱ្យបន្ទាត់នៅលើក្រាហ្វមើលទៅកោង។ សម្ពាធដែលបង្ហាញនៅលើក្រាហ្វគឺជាសម្ពាធដាច់ខាត មិនមែនជាសម្ពាធរង្វាស់ទេ។

ច្បាប់របស់ឆាល

មួយរយឆ្នាំបន្ទាប់ពីលោក Robert Boyle បានរកឃើញទំនាក់ទំនងរវាងបរិមាណ និងសម្ពាធ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជនជាតិបារាំង Jacques Charles (1746–1823) បានស៊ើបអង្កេតទំនាក់ទំនងរវាងសីតុណ្ហភាព និងបរិមាណឧស្ម័ន។ ដោយផ្អែកលើការពិសោធន៍របស់គាត់ គាត់បានរកឃើញថា ប្រសិនបើសម្ពាធឧស្ម័ននៅតែថេរ នោះនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពនៃឧស្ម័នកើនឡើង បរិមាណក៏កើនឡើងផងដែរ។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពនៃឧស្ម័នថយចុះ បរិមាណក៏ថយចុះផងដែរ។

ការប្រែប្រួលបរិមាណឧស្ម័នដោយសារតែការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពកើតឡើងជាប្រចាំ ដូច្នេះបន្ទាត់នៅលើក្រាហ្វនេះមើលទៅត្រង់។ ប្រសិនបើបន្ទាត់នៅលើក្រាហ្វត្រូវបានគូរនៅសីតុណ្ហភាពទាបជាង វានឹងប្រសព្វនឹងអ័ក្សនៅប្រហែល -273°C។ ^oC.

ដោយផ្អែកលើការពិសោធន៍ជាច្រើនដែលត្រូវបានអនុវត្ត គេបានរកឃើញថា ទោះបីជាទំហំនៃការប្រែប្រួលបរិមាណសម្រាប់ឧស្ម័ននីមួយៗគឺខុសគ្នាក៏ដោយ នៅពេលដែលបន្ទាត់នៅលើក្រាហ្វ V-T ត្រូវបានគូរនៅសីតុណ្ហភាពទាបជាង បន្ទាត់តែងតែកាត់អ័ក្សនៅប្រហែល -273 ^oគ. យើងអាចនិយាយបានថា ប្រសិនបើឧស្ម័នត្រូវបានត្រជាក់ដល់ -២៧៣ ^oC នោះបរិមាណឧស្ម័ន = 0។ ប្រសិនបើឧស្ម័នត្រូវបានត្រជាក់ម្តងទៀតរហូតដល់សីតុណ្ហភាពទាបជាង -273 ^oC នោះបរិមាណឧស្ម័ននឹងអវិជ្ជមាន ដែលជារឿងមិនអាចទៅរួចទេ។

ដូច្នេះ - ២៧៣ ^oC គឺជាសីតុណ្ហភាពទាបបំផុតដែលអាចទៅដល់។ ពីព្រោះបន្ទាត់នេះប្រសព្វនឹងអ័ក្សនៅប្រហែល -273 ^oC បន្ទាប់មក យោងតាមការព្រមព្រៀងគ្នា វាត្រូវបានកំណត់ថាសីតុណ្ហភាពទាបបំផុតដែលអាចសម្រេចបានគឺ -273,15 ^oគ. ‐២៧៣.១៥ ^oC ត្រូវបានគេហៅថាសីតុណ្ហភាពសូន្យដាច់ខាត ហើយត្រូវបានគេប្រើជាឯកសារយោងសម្រាប់មាត្រដ្ឋានដាច់ខាត ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាមាត្រដ្ឋានកែលវីន។ កែលវីនត្រូវបានដាក់ឈ្មោះតាមលោក Lord Kelvin (1824–1907) ដែលជាអ្នករូបវិទ្យាអង់គ្លេស។ នៅលើមាត្រដ្ឋាននេះ សីតុណ្ហភាពត្រូវបានបង្ហាញជាកែលវីន (K) មិនមែនដឺក្រេកែលវីនទេ ​​(^oK)។ ចម្ងាយរវាងដឺក្រេគឺដូចគ្នានឹងមាត្រដ្ឋានអង្សាសេដែរ។ 0 K = ‐273,15 ^oC និង 273,15 K = 0 ^oC.

សីតុណ្ហភាពក្នុងមាត្រដ្ឋានអង្សាសេអាចត្រូវបានបម្លែងទៅជាមាត្រដ្ឋានកែលវីនដោយបូក 273,15 ហើយសីតុណ្ហភាពក្នុងមាត្រដ្ឋានកែលវីនអាចត្រូវបានបម្លែងទៅជាមាត្រដ្ឋានអង្សាសេដោយដក 273,15។ តាមគណិតវិទ្យា៖

ធី (ខេ) = ធី (^oគ) + ២៧៣.១៥

T (^oគ) = ធ (ក) - ២៧៣.១៥

ព័ត៌មាន៖

T = សីតុណ្ហភាព

K = Kelvin

C = អង្សាសេ

ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពត្រូវបានបង្ហាញជាមាត្រដ្ឋាន Kelvin នោះក្រាហ្វខាងលើនឹងមើលទៅដូចរូបភាពខាងក្រោម។

ដោយផ្អែកលើក្រាហ្វនេះ អាចសន្និដ្ឋានបានថា នៅសម្ពាធថេរ បរិមាណឧស្ម័នតែងតែសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅនឹងសីតុណ្ហភាពដាច់ខាត។ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នកើនឡើង បរិមាណក៏កើនឡើងដែរ។ ផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នថយចុះ បរិមាណក៏ថយចុះដែរ។ ទំនាក់ទំនងនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាច្បាប់របស់ឆាល។ តាមគណិតវិទ្យា វាត្រូវបានសរសេរដូចខាងក្រោម៖

បរិមាណ ∝ សីតុណ្ហភាព → សម្ពាធថេរ

ថេរ V ∝ T → P

ច្បាប់របស់ Charles ក៏អាចត្រូវបានសរសេរដូចនេះដែរ៖

អត្ថន័យនៃសមីការទី 1 គឺថា នៅសម្ពាធថេរ (P) ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដាច់ខាត (T) នៃឧស្ម័នផ្លាស់ប្តូរ បរិមាណ (V) នៃឧស្ម័នក៏ផ្លាស់ប្តូរផងដែរ ដូច្នេះលទ្ធផលនៃការប្រៀបធៀបរវាងសីតុណ្ហភាពដាច់ខាត និងបរិមាណគឺថេរជានិច្ច។ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នកើនឡើង បរិមាណនៃឧស្ម័នក៏កើនឡើងដែរ ឬផ្ទុយមកវិញ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នថយចុះ បរិមាណនៃឧស្ម័នក៏ថយចុះដែរ ដូច្នេះលទ្ធផលនៃការប្រៀបធៀបរវាងសីតុណ្ហភាព និងបរិមាណគឺថេរជានិច្ច។ អ្វីដែលមានន័យដោយសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នគឺសីតុណ្ហភាពនៃឧស្ម័នដែលបង្ហាញលើមាត្រដ្ឋាន Kelvin។ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពនៅតែស្ថិតនៅលើមាត្រដ្ឋាន Celsius សូមបម្លែងវាទៅជាមាត្រដ្ឋាន Kelvin ជាមុនសិន។

ច្បាប់របស់ Gay-Lussac

ចូសែហ្វ ហ្គេយ-លូសាក់ (១៧៧៨–១៨៥០) បានធ្វើការពិសោធន៍មួយ ហើយបានរកឃើញថា ប្រសិនបើបរិមាណឧស្ម័នត្រូវបានរក្សាឱ្យនៅថេរ នៅពេលដែលសម្ពាធឧស្ម័នកើនឡើង សីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នក៏កើនឡើងផងដែរ។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅពេលដែលសម្ពាធឧស្ម័នថយចុះ សីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នក៏ថយចុះផងដែរ។ នៅបរិមាណថេរ សម្ពាធឧស្ម័នគឺសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅនឹងសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័ន។ ទំនាក់ទំនងនេះត្រូវបានគេហៅថា ច្បាប់ហ្គេយ-លូសាក់។ តាមគណិតវិទ្យា៖

សម្ពាធ ∝ សីតុណ្ហភាព → បរិមាណថេរ

ថេរ P ∝ T → V

ច្បាប់ Gay-Lussac ក៏អាចត្រូវបានសរសេរដូចនេះដែរ៖

អត្ថន័យនៃសមីការទី 1 គឺថា នៅបរិមាណថេរ (V) ប្រសិនបើសម្ពាធ (P) នៃឧស្ម័នផ្លាស់ប្តូរ សីតុណ្ហភាពដាច់ខាត (T) នៃឧស្ម័នក៏ផ្លាស់ប្តូរផងដែរ ដូច្នេះលទ្ធផលនៃការប្រៀបធៀបរវាងសម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតគឺថេរ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ប្រសិនបើសម្ពាធឧស្ម័នកើនឡើង សីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នក៏កើនឡើងដែរ ឬផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើសម្ពាធឧស្ម័នថយចុះ សីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័នក៏ថយចុះដែរ ដូច្នេះការប្រៀបធៀបរវាងសម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាពគឺថេរជានិច្ច។

អ្វីដែលហៅថាសីតុណ្ហភាពដាច់ខាតនៃឧស្ម័ន គឺសីតុណ្ហភាពនៃឧស្ម័នដែលបង្ហាញលើមាត្រដ្ឋានកែលវីន។ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពនៅតែស្ថិតនៅលើមាត្រដ្ឋានអង្សាសេ សូមបម្លែងវាទៅជាមាត្រដ្ឋានកែលវីនជាមុនសិន។

វាជាការសំខាន់ក្នុងការកត់សម្គាល់ថា ច្បាប់ Boyle ច្បាប់ Charles និងច្បាប់ Gay-Lussac ផ្តល់លទ្ធផលត្រឹមត្រូវ ប្រសិនបើសម្ពាធ និងដង់ស៊ីតេឧស្ម័នមិនខ្ពស់ពេក។ លើសពីនេះ ច្បាប់ទាំងបីនេះអនុវត្តចំពោះតែឧស្ម័នដែលសីតុណ្ហភាពមិនជិតដល់ចំណុចរំពុះរបស់វា។

ដោយផ្អែកលើការពិតនេះ អាចសន្និដ្ឋានបានថា ច្បាប់របស់ Boyle ច្បាប់របស់ Charles និងច្បាប់របស់ Gay-Lussac មិនអាចអនុវត្តចំពោះលក្ខខណ្ឌឧស្ម័នទាំងអស់បានទេ។ ដោយសារតែវាមិនអាចអនុវត្តចំពោះលក្ខខណ្ឌឧស្ម័នពិតទាំងអស់បានទេ យើងត្រូវការគោលគំនិតនៃឧស្ម័នដ៏ល្អ ឬឧស្ម័នល្អឥតខ្ចោះ។ ឧស្ម័នដ៏ល្អនេះមិនមាននៅក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃទេ។ ឧស្ម័នដ៏ល្អគ្រាន់តែជាគំរូដ៏ល្អប៉ុណ្ណោះ ស្រដៀងនឹងគោលគំនិតនៃរូបកាយរឹង និងសារធាតុរាវដ៏ល្អ។ ដូច្នេះ យើងសន្មតថាច្បាប់ឧស្ម័នទាំងបីខាងលើអនុវត្តក្រោមលក្ខខណ្ឌឧស្ម័នដ៏ល្អទាំងអស់។

ក្នុងការដោះស្រាយបញ្ហាច្បាប់ឧស្ម័ន សីតុណ្ហភាពត្រូវតែបង្ហាញលើមាត្រដ្ឋានកែលវីន។ ប្រសិនបើសម្ពាធឧស្ម័ននៅតែជាសម្ពាធវាស់ សូមបម្លែងវាទៅជាសម្ពាធដាច់ខាតជាមុនសិន។ សម្ពាធដាច់ខាត = សម្ពាធបរិយាកាស + សម្ពាធបរិយាកាសr.