Boyle säi Gesetz, Charles säi Gesetz a G. Lussac säi Gesetz
Boyle säi Gesetz
Vum Robert Boyle (1627–1691) huet Experimenter duerchgefouert fir d'quantitativ Bezéiung tëscht Gasdrock a Volumen z'ënnersichen. Dëst Experiment bestoung doran, eng gewëssen Quantitéit Gas an e zouene Behälter ze placéieren. Mat enger zimlech gudder Approximatioun huet hien entdeckt, datt wann d'Temperatur vum Gas konstant gehale gëtt, dann, wann den Gasdrock eropgeet, de Gasvolumen erofgeet. Gläichzäiteg, wann den Gasdrock erofgeet, klëmmt de Gasvolumen. De Gasdrock ass ëmgekéiert proportional zum Gasvolumen. Dës Bezéiung ass bekannt als Boyle säi GesetzMathematesch:
De Boyle-Gesetz kann och esou geschriwwe ginn:
PV = konstant → Equatioun 1
P1 V1 = P dir2 V2 → Equatioun 2
D'Bedeitung vun der Equatioun 1 ass, datt bei enger konstanter Temperatur (T), wann den Drock (P) vum Gas sech ännert, och de Volumen (V) vum Gas sech ännert, sou datt d'Produkt vun Drock a Volumen ëmmer konstant ass. Wann den Gasdrock eropgeet, hëlt de Gasvolumen of oder ëmgekéiert, wann den Gasdrock erofgeet, hëlt de Gasvolumen zou, sou datt d'Produkt vun Drock a Volumen ëmmer konstant ass.
E Grafik, deen d'Bezéiung tëscht Volumen an Drock weist, gesäit aus wéi dee hei ënnendrënner. Baséierend op senge Experimenter huet de Robert Boyle entdeckt, datt de Gasvolumen sech onreegelméisseg ännert, wouduerch d'Linn um Grafik eng gebéit ausgesäit. Den Drock, deen um Grafik duergestallt gëtt, ass den absoluten Drock, net de Manometerdrock.
Charles säi Gesetz
Honnert Joer nodeems de Robert Boyle d'Bezéiung tëscht Volumen an Drock entdeckt huet, huet de franséische Wëssenschaftler Jacques Charles (1746–1823) d'Bezéiung tëscht Temperatur a Gasvolumen ënnersicht. Baséierend op senge Experimenter huet hien entdeckt, datt wann den Gasdrock konstant bleift, dann, wann d'Temperatur vum Gas eropgeet, och de Volumen eropgeet. Am Géigendeel, wann d'Temperatur vum Gas erofgeet, hëlt och de Volumen of.
Ännerungen am Gasvolumen duerch Temperaturännerunge geschéien reegelméisseg, dofir erschéngt d'Linn op dësem Grafik riicht. Wann d'Linn op dësem Grafik bei méi niddregen Temperaturen gezeechent wier, géif se d'Achs bei ongeféier -273°C schneiden. oC.
Baséierend op ville Experimenter, déi duerchgefouert goufen, gouf festgestallt, datt, obwuel d'Gréisst vun der Volumenännerung fir all Gas ënnerschiddlech ass, wann d'Linn um V-T-Grafik bei enger méi niddreger Temperatur gezeechent gëtt, d'Linn ëmmer d'Achs bei ongeféier -273 schneid. oC. Mir kënne soen, datt wann d'Gas op -273 ofgekillt gëtt oC dann ass de Gasvolumen = 0. Wann de Gas nach eng Kéier ofgekillt gëtt, bis d'Temperatur ënner -273 ass oC dann ass de Volumen vum Gas negativ, eppes wat onméiglech ass.
Also -273 oC ass déi niddregst Temperatur, déi erreecht ka ginn. Well d'Linn d'Achs bei ongeféier -273 schneid. oC, duerno gouf no géigesäiteger Vereinbarung festgestallt, datt déi niddregst Temperatur, déi erreecht konnt ginn, -273,15 war oC. ‐273,15 oC gëtt als absolut Nullpunkttemperatur bezeechent a gëtt als Referenz fir déi absolut Skala benotzt, och bekannt als Kelvin-Skala. Kelvin ass nom Lord Kelvin (1824–1907), engem britesche Physiker, benannt. Op dëser Skala gëtt d'Temperatur a Kelvin (K) ausgedréckt, net a Grad Kelvin (oK). Den Ofstand tëscht de Grad ass dee selwechte wéi op der Celsius-Skala. 0 K = ‐273,15 oC an 273,15 K = 0 oC.
D'Temperatur an der Celsius-Skala kann an d'Kelvin-Skala ëmgewandelt ginn andeems 273,15 derbäigesat ginn, an d'Temperatur an der Kelvin-Skala kann an d'Celsius-Skala ëmgewandelt ginn andeems 273,15 derbäigesat ginn. Mathematesch:
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T(K) ‐ 273,15
Informatiounen:
T = Temperatur
K = Kelvin
C = Celsius
Wann d'Temperatur a Kelvin-Skala ausgedréckt gëtt, da gesäit de Grafik uewen aus wéi d'Bild hei ënnendrënner.
Baséierend op dësem Grafik kann een dovun ausgoen, datt bei konstantem Drock de Gasvolumen ëmmer direkt proportional zu der absoluter Temperatur ass. Wann déi absolut Temperatur vun engem Gas eropgeet, klëmmt och de Volumen; am Géigendeel, wann déi absolut Temperatur vun engem Gas erofgeet, hëlt och de Volumen of. Dës Relatioun ass bekannt als dem Charles säi Gesetz. Mathematesch gesäit een et wéi follegt aus:
Volumen ∝ Temperatur → Konstanten Drock
V ∝ T → P konstant
De Charles säi Gesetz kann och esou geschriwwe ginn:
D'Bedeitung vun der Equatioun 1 ass, datt bei konstantem Drock (P), wann déi absolut Temperatur (T) vum Gas sech ännert, och de Volumen (V) vum Gas ännert, sou datt de Verglachsresultat tëscht absoluter Temperatur a Volumen ëmmer konstant ass. Wann déi absolut Temperatur vum Gas eropgeet, klëmmt och de Volumen vum Gas, oder ëmgekéiert, wann déi absolut Temperatur vum Gas erofgeet, hëlt och de Volumen vum Gas of, sou datt de Verglach tëscht Temperatur a Volumen ëmmer konstant ass. Mat der absoluter Temperatur vun engem Gas gemengt ass d'Temperatur vum Gas, ausgedréckt op der Kelvin-Skala. Wann d'Temperatur nach ëmmer op der Celsius-Skala ass, da stellt se als éischt op d'Kelvin-Skala ëm.
Gay-Lussac säi Gesetz
De Joseph Gay-Lussac (1778–1850) huet en Experiment duerchgefouert an entdeckt, datt wann de Volumen vun engem Gas konstant gehale gëtt, d'absolut Temperatur vum Gas och eropgeet, wann den Gasdrock eropgeet. Am Géigendeel, wann den Gasdrock erofgeet, hëlt och déi absolut Temperatur vum Gas of. Bei konstantem Volumen ass den Gasdrock direkt proportional zu der absoluter Temperatur vum Gas. Dës Bezéiung gëtt Gay-Lussac-Gesetz genannt. Mathematesch:
Drock ∝ Temperatur → Konstant Volumen
P ∝ T → V konstant
D'Gesetz vum Gay-Lussac kann och esou geschriwwe ginn:
D'Bedeitung vun der Equatioun 1 ass, datt bei konstantem Volumen (V), wann den Drock (P) vum Gas sech ännert, och déi absolut Temperatur (T) vum Gas ännert, sou datt de Verglachsresultat tëscht Drock an absoluter Temperatur konstant ass. An anere Wierder, wann den Gasdrock eropgeet, klëmmt och déi absolut Temperatur vum Gas, oder ëmgekéiert, wann den Gasdrock erofgeet, hëlt och déi absolut Temperatur vum Gas of, sou datt de Verglach tëscht Drock an Temperatur ëmmer konstant ass.
Mat der absoluter Temperatur vun engem Gas ass d'Temperatur vum Gas, ausgedréckt op der Kelvin-Skala. Wann d'Temperatur nach ëmmer op der Celsius-Skala läit, da stellt Dir se als éischt op d'Kelvin-Skala ëm.
Et ass wichteg ze bemierken, datt d'Boyle-Gesetz, d'Charles-Gesetz an d'Gay-Lussac-Gesetz korrekt Resultater liwweren, wa den Drock an d'Dicht vum Gas net ze héich sinn. Ausserdeem gëllen dës dräi Gesetzer nëmme fir Gaser, deenen hir Temperatur net no bei hirem Kachpunkt läit.
Op Basis vun dësem Fakt kann een dovun ausgoen, datt d'Boyle-Gesetz, d'Charles-Gesetz an d'Gay-Lussac-Gesetz net op all Gasbedingungen uwendbar sinn. Well se net op all real Gasbedingungen uwendbar sinn, brauche mir de Konzept vun engem idealen Gas oder engem perfekte Gas. Dëst Idealgas existéiert net am Alldag. En Idealgas ass nëmmen en Idealmodell, ähnlech wéi d'Konzepter vun engem steife Kierper an enger idealer Flëssegkeet. Dofir huelen mir un, datt déi dräi uewe genannten Gasgesetzer ënner all idealen Gasbedingungen zoutreffen.
Fir Gasgesetzproblemer ze léisen, muss d'Temperatur op der Kelvin-Skala ausgedréckt ginn. Wann den Gasdrock nach ëmmer en Moossdrock ass, muss en als éischt an den absoluten Drock ëmgewandelt ginn. Absoluten Drock = Atmosphärendrock + Barometreschen Drockr.
