Artikel Boyle säi Gesetz, Charles säi Gesetz, Gay-Lussac säi Gesetz
Boyles Gesetz
De Robert Boyle (1627-1691) huet Experimenter duerchgefouert fir d'quantitativ Bezéiung tëscht Gasdrock a Volumen z'ënnersichen. Dëst Experiment gëtt duerchgefouert andeems eng gewëssen Quantitéit Gas an e zouene Behälter agefouert gëtt. Bis zu enger zimlech gudder Method huet hien festgestallt, datt wann d'Gastemperatur konstant gehale gouf, dann, wann den Gasdrock eropgaang ass, de Gasvolumen reduzéiert gouf. Gläichzäiteg, wann den Gasdrock erofgeet, klëmmt de Gasvolumen. De Gasdrock ass ëmgekéiert proportional zum Gasvolumen. Dës Bezéiung ass bekannt als Boyle-Gesetz. Mathematesch:
De Boyle-Gesetz kann och esou geschriwwe ginn:
PV = konstant → Equatioun 1
P1V1 = P2V2 → 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 ännert,
sou datt d'Resultater vun der Multiplikatioun tëscht Drock a Volumen ëmmer konstant sinn. Wann den Gasdrock eropgeet, hëlt de Gasvolumen of oder ëmgekéiert, wann den Gasdrock erofgeet, hëlt de Gasvolumen zou, sou datt d'Multiplikatioun tëscht Drock a Volumen ëmmer konstant ass.
De Grafik, deen d'Bezéiung tëscht Volumen an Drock weist, gesäit aus wéi op der Foto hei ënnendrënner. Baséierend op de Resultater vum Experiment huet de Robert Boyle festgestallt, datt de Volumen vum Gas sech onreegelméisseg ännert, sou datt d'Linnen am Grafik gekrëmmt ausgesinn. Den Drock, deen am Grafik duergestallt gëtt, ass den absoluten Drock.
Charles Gesetz
Honnert Joer nodeems de Robert Boyle d'Bezéiung tëscht Volumen an Drock entdeckt huet, huet e franséische Wëssenschaftler mam Numm Jacques Charles (1746-1823) d'Bezéiung tëscht Temperatur a Gasvolumen ënnersicht. Baséierend op de Resultater vum Experiment huet hien festgestallt, datt wann den Gasdrock ëmmer konstant ass, dann och wann d'Gastemperatur eropgeet, de Gasvolumen eropgeet. Am Géigendeel, wann d'Gastemperatur erofgeet, hëlt och de Gasvolumen of.
Ännerungen am Gasvolumen duerch Temperaturännerungen trieden reegelméisseg op, sou datt d'Linnen op dësem Grafik riicht ausgesinn. Wann d'Linnen op dësem Grafik sou laang duergestallt ginn, bis d'Temperatur méi niddreg ass, da schneit d'Linn d'Achs ëm -273 ° C.
Baséierend op ville Experimenter, déi duerchgefouert goufen, gouf festgestallt, datt obwuel d'Gréisst vun der Volumenännerung vun all Gas variéiert,
Wann d'Linnen op der VT-Diagramm op eng méi niddreg Temperatur gezeechent sinn, schneit d'Linn ëmmer d'Achs ëm -273 ° C. Mir kënne soen, datt wann de Gas op -273 ° C ofgekillt gëtt, dann ass de Volume vum Gas = 0. Wann de Gas nach eng Kéier ofgekillt gëtt, bis d'Temperatur ënner -273 ° C läit, dann ass de Gasvolumen negativ, eppes wat onméiglech ass.
Also -273 oC ass déi niddregst Temperatur, déi erreecht ka ginn. Well d'Linn d'Achs ëm -273 schneid. oC laut dem Ofkommes ass festgeluecht, datt déi niddregst Temperatur, déi erreecht ka ginn, -273.15 ass. oC. -273.15 oC gëtt als absolut Nullpunkttemperatur bezeechent a gëtt als absolut Skalareferenz benotzt, och bekannt als Kelvin-Skala. Kelvin ass den Numm vum Lord Kelvin (1824-1907), britesche Physiker. Op dëser Skala gëtt d'Temperatur a Kelvin (K) ausgedréckt, net a Kelvin (oK) Grad. Den Ofstand tëscht de Grad ass dee selwechte wéi an der Celsius-Skala. 0 K = -273.15 oC an 273.15 K = 0 oC.
D'Temperatur op der Celsius-Skala kann an eng Kelvin-Skala ëmgewandelt ginn andeems een 273.15 derbäisetzt, d'Temperatur op der Kelvin-Skala kann an eng Celsius-Skala ëmgewandelt ginn andeems een 273.15 reduzéiert. Mathematesch:
T(K) = T( oC ) + 273.15
T ( oC ) = T(K) – 273.15
T = Temperatur
K = Kelvin
C = Celsius
Wann d'Temperatur op enger Kelvin-Skala ausgedréckt gëtt, gesäit d'Tabell uewen aus wéi d'Bild hei ënnendrënner.
Baséierend op dësem Grafik kann een dovun ausgoen, datt bei engem fixe Drock de Volumen vum Gas ëmmer direkt proportional zu der absoluter Temperatur vum Gas ass. Wann déi absolut Temperatur vum Gas eropgeet, klëmmt och de Gasvolumen, am Géigendeel, wann déi absolut Temperatur vum Gas erofgeet, hëlt och de Gasvolumen of. Dës Relatioun ass bekannt als Charles-Gesetz. Mathematesch:
Volumen α Temperatur → Konstanten Drock
V α T → P konstant
D'Bedeitung vun der Equatioun 1 ass, datt bei konstantem Drock (P), wann déi absolut Temperatur (T) sech ännert, och de Volumen (V) vum Gas ännert, sou datt d'Verhältnis 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.
De Volumen vum Gas hëlt och of, sou datt d'Verhältnes tëscht Temperatur a Volumen ëmmer konstant ass. Déi absolut Temperatur vum Gas ass d'Temperatur vum Gas, déi op der Kelvin-Skala uginn ass. Wann d'Temperatur nach ëmmer an der Celsius-Skala ass, da ännert se als éischt op d'Kelvin-Skala.
Gay-Lussac säi Gesetz
De Joseph Gay-Lussac (1778-1850) huet experimentéiert a festgestallt, datt wann de Gasvolumen konstant gesat gëtt, wann den Gasdrock eropgeet, d'absolut Temperatur vum Gas eropgeet. Gläichzäiteg, wann den Gasdrock erofgeet, hëlt d'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 α Temperatur → Konstant Volumen
P α T → V ass konstant
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 sech ännert, sou datt d'Verhältnes tëscht dem Drock an der absoluter Temperatur konstant ass. An anere Wierder, wann den Gasdrock eropgeet, klëmmt och déi absolut Temperatur vum Gas oder ëmgekéiert, wann den Gasdrock erofgeet,
Déi absolut Temperatur vum Gas hëlt och of, sou datt d'Verhältnes tëscht Drock an Temperatur ëmmer konstant ass.
Déi absolut Temperatur vum Gas ass d'Temperatur vum Gas, déi op der Kelvin-Skala uginn ass. Wann d'Temperatur nach ëmmer an der Celsius-Skala ass, da ännert se als éischt op d'Kelvin-Skala.
W.e.g. notéiert datt d'Boyle-Gesetz, d'Charles-Gesetz an d'Gay-Lussac-Gesetz korrekt Resultater liwweren, wann den Drock an d'Dicht vum Gas net ze bedeitend sinn. Ausserdeem gëllen déi dräi Gesetzer och nëmme fir Gasen, deenen hir Temperatur net no beim Kachpunkt läit.
Aus dësem Grond kann een dovun ausgoen, datt d'Boyle-Gesetz, d'Charles-Gesetz an d'Gay-Lussac-Gesetz net op all Gasbedingungen uwendbar sinn. Well et sech net op all real Gasbedingungen bezéien kann, brauche mir de Konzept vum Idealgas. Dëst Idealgas existéiert net am Alldag. Dat Idealgas ass just en Idealmodell, ähnlech wéi dat ideal Konzept vu steife a flëssege Gasen. Mir huelen also un, datt déi dräi uewe genannten Gasgesetzer op all ideal Gasbedingungen zoutreffen.
Bei der Léisung vu Gasgesetzproblemer muss d'Temperatur op enger Kelvin-Skala uginn ginn. Wann den Gasdrock nach ëmmer a Form vum Miessdrock ass, ännert en als éischt op absoluten Drock. Absoluten Drock = Atmosphärendrock + Miessdrock
