ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ G. Lussac

ກົດໝາຍຂອງ Boyle, ກົດໝາຍຂອງ Charles ແລະ ກົດໝາຍຂອງ G. Lussac

ກົດໝາຍຂອງ Boyle

Robert Boyle (1627–1691) ໄດ້ດຳເນີນການທົດລອງເພື່ອສືບສວນຄວາມສຳພັນດ້ານປະລິມານລະຫວ່າງຄວາມດັນຂອງອາຍແກັສ ແລະ ປະລິມານ. ການທົດລອງນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການວາງອາຍແກັສຈຳນວນໜຶ່ງໃສ່ໃນພາຊະນະທີ່ປິດ. ເພື່ອການປະມານທີ່ດີພໍສົມຄວນ, ລາວໄດ້ຄົ້ນພົບວ່າຖ້າອຸນຫະພູມຂອງອາຍແກັສຖືກຮັກສາໄວ້ຄົງທີ່, ຫຼັງຈາກນັ້ນເມື່ອຄວາມດັນຂອງອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານຂອງອາຍແກັສຈະຫຼຸດລົງ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ເມື່ອຄວາມດັນຂອງອາຍແກັສຫຼຸດລົງ, ປະລິມານຂອງອາຍແກັສຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ຄວາມດັນຂອງອາຍແກັສແມ່ນສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບປະລິມານຂອງອາຍແກັສ. ຄວາມສຳພັນນີ້ເອີ້ນວ່າ ກົດໝາຍຂອງ Boyle. ທາງຄະນິດສາດ:

ກົດໝາຍຂອງ Boyle ຍັງສາມາດຂຽນໄດ້ດັ່ງນີ້:

PV = ຄ່າຄົງທີ່ → ສົມຜົນ 1

P₁ V₁ = ປ₂ V₂ → ສົມຜົນທີ 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, ດັ່ງນັ້ນເສັ້ນໃນກຣາຟນີ້ຈຶ່ງປະກົດເປັນຊື່. ຖ້າເສັ້ນໃນກຣາຟຖືກແຕ້ມຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ, ມັນຈະຕັດກັບແກນປະມານ -273°C. ^oC.

ອີງຕາມການທົດລອງຫຼາຍໆຄັ້ງທີ່ໄດ້ດຳເນີນມາ, ພົບວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຂະໜາດຂອງການປ່ຽນແປງປະລິມານສຳລັບແຕ່ລະອາຍແກັສຈະແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ເມື່ອເສັ້ນໃນກຣາຟ V-T ຖືກແຕ້ມຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ, ເສັ້ນດັ່ງກ່າວຈະຕັດແກນຢູ່ທີ່ປະມານ -273 ສະເໝີ. ^oຄ. ພວກເຮົາສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າຖ້າອາຍແກັສຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງເຖິງ -273 ^oC ຫຼັງຈາກນັ້ນປະລິມານອາຍແກັສ = 0. ຖ້າອາຍແກັສຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງອີກຈົນກວ່າອຸນຫະພູມຈະຕໍ່າກວ່າ -273 ^oC ຫຼັງຈາກນັ້ນປະລິມານຂອງອາຍແກັສຈະເປັນລົບ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງທີ່ເປັນໄປບໍ່ໄດ້.

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.

ອຸນຫະພູມໃນລະດັບເຊວຊຽດສາມາດປ່ຽນເປັນລະດັບເຄວິນໄດ້ໂດຍການບວກ 273,15, ອຸນຫະພູມໃນລະດັບເຄວິນສາມາດປ່ຽນເປັນລະດັບເຊວຊຽດໄດ້ໂດຍການລົບ 273,15. ທາງຄະນິດສາດ:

ທ (K) = ທ (^oຄ) + 273,15

T (^oຄ) = ທ (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:

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:

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. ຖ້າຄວາມກົດດັນຂອງອາຍແກັສຍັງເປັນຄວາມກົດດັນທີ່ວັດແທກໄດ້, ໃຫ້ປ່ຽນມັນເປັນຄວາມກົດດັນຢ່າງແທ້ຈິງກ່ອນ. ຄວາມກົດດັນຢ່າງແທ້ຈິງ = ຄວາມກົດດັນຂອງບັນຍາກາດ + ຄວາມກົດດັນຂອງບາໂຣມິກr.