ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles, ແລະ ກົດໝາຍຂອງ G. Lussac

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ G. Lussac

ກົດໝາຍຂອງ Boyle

Robert Boyle (1627‐1691) melakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan kuantitatif antara tekanan dan volume gas. Percobaan ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup. Sampai pendekatan yang cukup baik, Ia menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas bertambah. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan ກົດໝາຍຂອງ Boyle. ທາງຄະນິດສາດ:

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac 1

ກົດໝາຍຂອງ Boyle ຍັງສາມາດຂຽນໄດ້ດັ່ງນີ້:

PV = ຄ່າຄົງທີ່ → ສົມຜົນ 1

P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂ → ສົມຜົນ 2

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac 2 ຄວາມໝາຍຂອງສົມຜົນທີ 1 ແມ່ນວ່າຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຄົງທີ່ (T), ຖ້າຄວາມດັນ (P) ຂອງອາຍແກັສປ່ຽນແປງ, ປະລິມານ (V) ຂອງອາຍແກັສກໍ່ປ່ຽນແປງເຊັ່ນກັນ ດັ່ງນັ້ນຜົນຄູນຂອງຄວາມດັນ ແລະ ປະລິມານຈຶ່ງຄົງທີ່ສະເໝີ. ຖ້າຄວາມດັນອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານອາຍແກັສຈະຫຼຸດລົງ ຫຼື ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າຄວາມດັນອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ປະລິມານອາຍແກັສຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ດັ່ງນັ້ນຜົນຄູນຂອງຄວາມດັນ ແລະ ປະລິມານຈຶ່ງຄົງທີ່ສະເໝີ.

ກຣາຟທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງປະລິມານ ແລະ ຄວາມດັນມີລັກສະນະຄ້າຍຄືກັບຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ອີງຕາມການທົດລອງຂອງລາວ, Robert Boyle ໄດ້ຄົ້ນພົບວ່າປະລິມານອາຍແກັສມີການປ່ຽນແປງຢ່າງບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີ, ເຮັດໃຫ້ເສັ້ນໃນກຣາຟປະກົດເປັນຮູບໂຄ້ງ. ຄວາມດັນທີ່ສະແດງຢູ່ໃນກຣາຟແມ່ນຄວາມດັນຢ່າງແທ້ຈິງ, ບໍ່ແມ່ນຄວາມດັນວັດແທກ.

ກົດໝາຍຂອງ Charles

ໜຶ່ງຮ້ອຍປີຫຼັງຈາກ Robert Boyle ໄດ້ຄົ້ນພົບຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງປະລິມານ ແລະ ຄວາມກົດດັນ, ນັກວິທະຍາສາດຊາວຝຣັ່ງ Jacques Charles (1746–1823) ໄດ້ສືບສວນຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງອຸນຫະພູມ ແລະ ປະລິມານຂອງອາຍແກັສ. ໂດຍອີງໃສ່ການທົດລອງຂອງລາວ, ລາວໄດ້ຄົ້ນພົບວ່າຖ້າຄວາມດັນຂອງອາຍແກັສຄົງທີ່, ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ປະລິມານກໍ່ຈະຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ.

ການປ່ຽນແປງຂອງປະລິມານອາຍແກັສຍ້ອນການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມເກີດຂຶ້ນເປັນປະຈຳ, ດັ່ງນັ້ນເສັ້ນໃນກຣາຟນີ້ຈຶ່ງປະກົດເປັນເສັ້ນຊື່. ຖ້າເສັ້ນໃນກຣາຟຖືກແຕ້ມຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ, ມັນຈະຕັດກັບແກນປະມານ -273 ^° C.

ອີງຕາມການທົດລອງຫຼາຍໆຄັ້ງທີ່ໄດ້ດຳເນີນມາ, ພົບວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຂະໜາດຂອງການປ່ຽນແປງປະລິມານຂອງແຕ່ລະອາຍແກັສຈະແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ເມື່ອເສັ້ນໃນກຣາຟ V-T ຖືກດຶງໄປຫາອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ, ເສັ້ນດັ່ງກ່າວຈະຕັດກັບແກນສະເໝີຢູ່ທີ່ປະມານ -273 ^oC . ພວກເຮົາສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າຖ້າອາຍແກັສຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງເຖິງ -273 ^oC , ປະລິມານຂອງອາຍແກັສ = 0. ຖ້າອາຍແກັສຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງອີກຈົນກວ່າອຸນຫະພູມຂອງມັນຕໍ່າກວ່າ -273 ^oC , ປະລິມານຂອງອາຍແກັສຈະມີຄ່າຕິດລົບ, ເຊິ່ງເປັນໄປບໍ່ໄດ້.

ສະນັ້ນ - 273 ^oC ແມ່ນອຸນຫະພູມຕໍ່າສຸດທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້. ເນື່ອງຈາກວ່າເສັ້ນຕັດກັບແກນຢູ່ທີ່ປະມານ -273 ^oC ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ອີງຕາມການຕົກລົງຮ່ວມກັນ, ມັນໄດ້ຖືກກໍານົດວ່າອຸນຫະພູມຕໍ່າສຸດທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ແມ່ນ -273,15 ^oຄ. ‐273,15 ^oC ເອີ້ນວ່າອຸນຫະພູມສູນສຳບູນ ແລະ ຖືກໃຊ້ເປັນຕົວອ້າງອີງສຳລັບຂະໜາດສຳບູນ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າຂະໜາດເຄວິນ. ເຄວິນ ແມ່ນຕັ້ງຊື່ຕາມ Lord Kelvin (1824–1907), ນັກຟີຊິກສາດຊາວອັງກິດ. ໃນລະດັບນີ້, ອຸນຫະພູມສະແດງອອກເປັນເຄວິນ (K), ບໍ່ແມ່ນອົງສາເຄວິນ (^oK). ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງອົງສາແມ່ນຄືກັນກັບໃນລະດັບເຊວຊຽດ. 0 K = ‐273,15 ^oC ແລະ 273,15 K = 0 ^oC.

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac 3 ອຸນຫະພູມໃນລະດັບເຊວຊຽດສາມາດປ່ຽນເປັນລະດັບເຄວິນໄດ້ໂດຍການບວກ 273,15, ອຸນຫະພູມໃນລະດັບເຄວິນສາມາດປ່ຽນເປັນລະດັບເຊວຊຽດໄດ້ໂດຍການລົບ 273,15. ທາງຄະນິດສາດ:

T (K) = T ( ^oC ) + 273,15

T ( ^oC ) = T (K) - 273,15

ຂໍ້ມູນ:

T = ອຸນຫະພູມ

K = ເຄວວິນ

C = ອົງສາເຊນຊຽດ

ຖ້າອຸນຫະພູມສະແດງອອກໃນລະດັບ Kelvin ແລ້ວກຣາຟຂ້າງເທິງຈະມີລັກສະນະຄືກັບຮູບພາບຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ອີງຕາມກຣາຟນີ້, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າທີ່ຄວາມກົດດັນຄົງທີ່, ປະລິມານຂອງອາຍແກັສແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບອຸນຫະພູມສົມບູນສະເໝີ. ຖ້າອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ; ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ປະລິມານກໍ່ຈະຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ. ຄວາມສຳພັນນີ້ເອີ້ນວ່າກົດໝາຍຂອງ Charles. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ມັນຖືກຂຽນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ປະລິມານ ∝ ອຸນຫະພູມ → ຄວາມກົດດັນຄົງທີ່

V ∝ T → P ຄົງທີ່

ກົດໝາຍຂອງ Charles ຍັງສາມາດຂຽນໄດ້ດັ່ງນີ້:

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac 4

ຄວາມໝາຍຂອງສົມຜົນທີ 1 ແມ່ນວ່າ ທີ່ຄວາມກົດດັນຄົງທີ່ (P), ຖ້າອຸນຫະພູມສົມບູນ (T) ຂອງອາຍແກັສປ່ຽນແປງ, ປະລິມານ (V) ຂອງອາຍແກັສກໍ່ປ່ຽນແປງເຊັ່ນກັນ ດັ່ງນັ້ນຜົນການປຽບທຽບລະຫວ່າງອຸນຫະພູມສົມບູນ ແລະ ປະລິມານຈຶ່ງຄົງທີ່ສະເໝີ. ຖ້າອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານຂອງອາຍແກັສກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ຫຼືໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ປະລິມານຂອງອາຍແກັສກໍ່ຈະຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ ດັ່ງນັ້ນການປຽບທຽບລະຫວ່າງອຸນຫະພູມ ແລະ ປະລິມານຈຶ່ງຄົງທີ່ສະເໝີ. ສິ່ງທີ່ໝາຍເຖິງອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສແມ່ນອຸນຫະພູມຂອງອາຍແກັສທີ່ສະແດງອອກໃນລະດັບເຄວິນ. ຖ້າອຸນຫະພູມຍັງຢູ່ໃນລະດັບເຊວຊຽດ, ໃຫ້ປ່ຽນມັນເປັນລະດັບເຄວິນກ່ອນ.

ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac

ໂຈເຊັບ ເກ-ລູຊັກ (1778–1850) ໄດ້ດຳເນີນການທົດລອງ ແລະ ຄົ້ນພົບວ່າ ຖ້າປະລິມານຂອງອາຍແກັສຖືກຮັກສາໄວ້ຄົງທີ່, ເມື່ອຄວາມດັນອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເມື່ອຄວາມດັນອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສກໍ່ຈະຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ. ທີ່ປະລິມານຄົງທີ່, ຄວາມດັນອາຍແກັສແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບອຸນຫະພູມສົມບູນຂອງອາຍແກັສ. ຄວາມສຳພັນນີ້ເອີ້ນວ່າ ກົດເກນຂອງເກ-ລູຊັກ. ໃນທາງຄະນິດສາດ:

ຄວາມດັນ ∝ ອຸນຫະພູມ → ປະລິມານຄົງທີ່

P ∝ T → V ຄົງທີ່

ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac ຍັງສາມາດຂຽນໄດ້ດັ່ງນີ້:

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac 5

ຄວາມໝາຍຂອງສົມຜົນທີ 1 ແມ່ນວ່າ ທີ່ປະລິມານຄົງທີ່ (V), ຖ້າຄວາມດັນ (P) ຂອງອາຍແກັສປ່ຽນແປງ, ອຸນຫະພູມສຳບູນ (T) ຂອງອາຍແກັສກໍ່ປ່ຽນແປງເຊັ່ນກັນ ດັ່ງນັ້ນຜົນການປຽບທຽບລະຫວ່າງຄວາມດັນ ແລະ ອຸນຫະພູມສຳບູນຈຶ່ງຄົງທີ່. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ຖ້າຄວາມດັນອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ອຸນຫະພູມສຳບູນຂອງອາຍແກັສກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ຫຼື ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າຄວາມດັນອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ອຸນຫະພູມສຳບູນຂອງອາຍແກັສກໍ່ຈະຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ ດັ່ງນັ້ນການປຽບທຽບລະຫວ່າງຄວາມດັນ ແລະ ອຸນຫະພູມຈຶ່ງຄົງທີ່ສະເໝີ.

ສິ່ງທີ່ໝາຍເຖິງອຸນຫະພູມຢ່າງແທ້ຈິງຂອງອາຍແກັສແມ່ນອຸນຫະພູມຂອງອາຍແກັສທີ່ສະແດງອອກໃນລະດັບເຄວິນ. ຖ້າອຸນຫະພູມຍັງຢູ່ໃນລະດັບເຊວຊຽສ, ໃຫ້ປ່ຽນມັນເປັນລະດັບເຄວິນກ່ອນ.

ສິ່ງສຳຄັນທີ່ຄວນສັງເກດຄື ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles, ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac ໃຫ້ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຖືກຕ້ອງ ຖ້າຄວາມດັນ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອາຍແກັສບໍ່ສູງເກີນໄປ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ກົດໝາຍທັງສາມຢ່າງນີ້ໃຊ້ໄດ້ກັບອາຍແກັສທີ່ມີອຸນຫະພູມບໍ່ໃກ້ກັບຈຸດເດືອດເທົ່ານັ້ນ.

ອີງຕາມຄວາມຈິງນີ້, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles, ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Gay-Lussac ບໍ່ສາມາດນຳໃຊ້ກັບທຸກສະພາບຂອງອາຍແກັສ. ເນື່ອງຈາກວ່າພວກມັນບໍ່ສາມາດນຳໃຊ້ກັບທຸກສະພາບຂອງອາຍແກັສທີ່ແທ້ຈິງ, ພວກເຮົາຈຶ່ງຕ້ອງການແນວຄວາມຄິດຂອງອາຍແກັສທີ່ເໝາະສົມ, ຫຼື ອາຍແກັສທີ່ສົມບູນແບບ. ອາຍແກັສທີ່ເໝາະສົມນີ້ບໍ່ມີຢູ່ໃນຊີວິດປະຈຳວັນ. ອາຍແກັສທີ່ເໝາະສົມແມ່ນພຽງແຕ່ຮູບແບບທີ່ເໝາະສົມ, ຄ້າຍຄືກັບແນວຄວາມຄິດຂອງວັດຖຸແຂງ ແລະ ແຫຼວທີ່ເໝາະສົມ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສົມມຸດວ່າກົດໝາຍອາຍແກັສທັງສາມຂໍ້ຂ້າງເທິງນີ້ໃຊ້ໄດ້ກັບທຸກສະພາບຂອງອາຍແກັສທີ່ເໝາະສົມ.

ໃນການແກ້ໄຂບັນຫາກົດໝາຍວ່າດ້ວຍອາຍແກັສ, ອຸນຫະພູມຕ້ອງສະແດງອອກໃນລະດັບເຄວິນ. ຖ້າຄວາມດັນຂອງອາຍແກັສຍັງເປັນຄວາມດັນວັດແທກ, ໃຫ້ປ່ຽນມັນເປັນຄວາມດັນຢ່າງແທ້ຈິງກ່ອນ. ຄວາມດັນຢ່າງແທ້ຈິງ = ຄວາມດັນບັນຍາກາດ + ຄວາມດັນວັດແທກ r.