Ahoana ny fomba kajy ny tsindrin'ny entona
Ny tsindrin'ny entona dia foto-kevitra tena ilaina amin'ny fizika sy simia izay matetika miseho amin'ny fiainana andavanandro—manomboka amin'ny kodiaran'ny fiara sy ny cylindre LPG ka hatramin'ny aerosol sy ny fizotran'ny laboratoara. Ny fahatakarana ny fomba fikajiana ny tsindrin'ny entona dia manampy antsika haminavina ny fihetsiky ny entona iray rehefa miova ny habeny, miovaova ny mari-pana, na mitombo ny habetsahany. Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny famaritana ny tsindrin'ny entona, ny singa ampiasaina, ary ny raikipohy lehibe ampiasaina hikajiana azy, miaraka amin'ny ohatra.
1. Fahatakarana ny tsindrin'ny entona
Ny tsindrin'ny entona dia ny hery isaky ny velaran-tany ampiasain'ny poti-entona rehefa mifandona amin'ny rindrin'ny fitoeran-javatra izy ireo. Na dia toa "maivana" sy tsy hita maso aza ny entona, dia mihetsika haingana sy kisendrasendra ny poti-entona. Ireo fifandonana tsy tapaka ireo no miteraka tsindry.
Ara-matematika, ny tsindry dia faritana toy izao:
P = F / A
Fampahafantarana:
– P = tsindry
– F = hery
– A = velaran'ny fiaramanidina (velarana)
Na izany aza, amin'ny fampiharana ny kajy entona (indrindra amin'ny simia sy fizika), ny tsindry dia matetika kajy amin'ny fampiasana ny fampitoviana entona idealy na lalàn'ny entona hafa.
2. Singa fandrefesana ny tsindry entona ampiasaina matetika
Azo aseho amin'ny singa isan-karazany ny tsindrin'ny entona. Ireto manaraka ireto ny singa mahazatra indrindra:
1. Pascal (Pa)
Singa SI. 1 Pa = 1 N/m².
2. Kilopascal (kPa)
1 kPa = 1000 Pa.
3. Atmosfera (atm)
Fampiasana matetika amin'ny simia.
1 atm = 101325 Pa ≈ 101,3 kPa.
4. mmHg na Torr
Matetika ampiasaina amin'ny andrana tosidrà sy banga.
1 atm = 760 mmHg = 760 Torr.
5. bara
Matetika ampiasaina amin'ny injeniera.
1 bara = 100 kPa.
Ilaina ny fiovam-po singa mba hahazoana kajy tsy miovaova. Ohatra, raha mampiasa ny fampitoviana entona idealy ianao ary mampiasa R amin'ny singa L·atm/mol·K, dia tokony ho amin'ny atm ny tsindry, ny volume amin'ny litatra, ary ny mari-pana amin'ny Kelvin.
3. Lalàna fototra momba ny entona ho an'ny fikajiana ny tsindry
a) Lalàn'i Boyle (Tsindry vs. Habetsahana)
Ny lalàn'i Boyle dia milaza fa amin'ny mari-pana tsy miova sy ny habetsahan'ny entona tsy miova, ny tsindry dia mifanandrify amin'ny volume:
P₁V₁ = P₂V₂
Fampahafantarana:
– P₁, V₁ = tsindry sy volume voalohany
– P₂, V₂ = tsindry sy volume farany
ohatra:
Ao anaty piston misy entona manana tsindry 2 atm ary volume 3 L. Voatsindry ny entona mandra-pahatongan'ny volume ho 1,5 L amin'ny mari-pana tsy miova. Inona ny tsindry farany?
Ampiasao ny raikipohy:
P₁V₁ = P₂V₂
2 atm × 3 L = P₂ × 1,5 L
6 = 1,5P₂
P₂ = 4 atm
Noho izany, ny tsindry farany dia 4 atm.
b) Lalàn'i Gay-Lussac (Tsindry vs. Mari-pana)
Raha mijanona ho tsy miova ny habeny sy ny habetsahan'ny entona, dia mifanandrify mivantana amin'ny mari-pana tanteraka (Kelvin) ny tsindry:
P₁ / T₁ = P₂ / T₂
Fampahafantarana:
– Tsy maintsy amin'ny Kelvin (K) ny T, fa tsy Celsius.
ohatra:
1,5 atm ny tsindrin'ny entona ao anaty varingarina amin'ny 27°C. Hafanaina hatramin'ny 127°C ny varingarina, saingy tsy miova ny habeny. Inona ny tsindry farany?
Avadiho ho Kelvin ny mari-pana:
T₁ = 27 + 273 = 300 K
T₂ = 127 + 273 = 400 K
Isan'ny:
P₁/T₁ = P₂/T₂
1,5/300 = P₂/400
P₂ = 1,5 × (400/300) = 2,0 atm
Ny tsindry farany dia 2 atm.
c) Lalànan'ny Gaz Mitambatra (Boyle + Charles + Gay-Lussac)
Raha mijanona ho tsy miova ny habetsahan'ny entona nefa mety hiova ny tsindry, ny habeny ary ny mari-pana:
(P₁V₁) / T₁ = (P₂V₂) / T₂
Tena ilaina indrindra izany amin'ny tranga izay misy fiovan'ny mari-pana sy ny habetsahana miaraka.
ohatra:
Manana tsindry 1 atm, volume 2 L, ary mari-pana 300 K ilay entona. Avy eo dia miova ho volume 3 L sy mari-pana 450 K. Inona ny tsindry farany?
(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂
(1 × 2)/300 = (P₂ × 3)/450
2/300 = 3P₂/450
0,00667 = 0,00667P₂
P₂ = 1 atm
Mijanona ho 1 atm ny tsindry farany.
4. Fikajiana ny tsindry amin'ny alalan'ny fampitoviana entona idealy
Ny equation entona idealy no raikipohy ankapobeny indrindra amin'ny fikajiana ny tsindrin'ny entona rehefa fantatra ny isan'ny moles:
PV = nRT
Raha te-hanisa ny tsindry ianao:
P = (nRT) / V
Fampahafantarana:
– P = tsindry
– V = volume
– n = isan'ny môlan'ny entona
– R = tsy miovaova ny entona
– T = mari-pana (K)
Miankina amin'ny singa ampiasaina ny sandan'ny R. Ireto avy ny singa ampiasaina matetika indrindra:
– R = 0,08206 L·atm/mol·K
– R = 8,314 J/mol·K (raha mampiasa Pa sy m³)
ohatra:
Misy entona 0,5 môl ao anaty fitoeran-javatra 10 L amin'ny 27°C. Inona ny tsindry amin'ny atm?
Ovay ny mari-pana:
T = 27 + 273 = 300 K
P = nRT/V
P = (0,5 × 0,08206 × 300) / 10
P = (12,309) / 10
P = 1,2309 atm
Koa ny tsindrin'ny entona ≈ 1,23 atm.
5. Tsindry ampahany amin'ny fifangaroan'ny entona (Lalàn'i Dalton)
Raha misy fifangaroan'ny entona maromaro ao anaty fitoeran-javatra iray, ny tsindry manontolo dia ny fitambaran'ny tsindry ampahany amin'ny entona tsirairay:
P_total = P₁ + P₂ + P₃ + …
Azo kajy amin'ny alalan'ny: ny tsindrin'ny ampahany amin'ny entona i
Pᵢ = xᵢ × P_total
izay xᵢ no ampahany mole:
xᵢ = nᵢ / n_total
ohatra:
Ao anaty fitoeran-javatra iray dia misy môl N₂ 2 sy môl O₂ 1. Ny tsindry manontolo dia 3 atm. Inona ny tsindry ampahany amin'ny O₂?
n_total = 2 + 1 = 3 mol
x_O2 = 1/3
P_O2 = x_O2 × P_total = (1/3) × 3 atm = 1 atm
Tsindry ampahany amin'ny O₂ = 1 atm.
6. Torohevitra manan-danja hisorohana ny fahadisoana amin'ny kajy ny tsindrin'ny entona
1. Ampiasao foana ny mari-pana Kelvin
T(K) = T(°C) + 273.
2. Ampifanaraho ireo singa alohan'ny hanaovana kajy.
Raha L·atm ny R, dia ampiasao ny volume liter sy ny tsindrin'ny atm.
3. Jereo raha tsy miova ny fizotrany
Boyle: mari-pana tsy miova.
Gay-Lussac: volume tsy miova.
Charles: tsindry tsy tapaka (na dia tsy voaresaka amin'ny antsipiriany eto aza).
Gaz mitambatra: mety hiova ny zava-drehetra.
4. Ampiasao ny ekioan'ny entona idealy rehefa fantatra ny isan'ny mol.
Raha omena anao ny lanjan'ny entona iray dia avadiho ho mol aloha:
n = m / Andriamatoa.
5. Tandremo tsara ny teny manodidina ny fanontaniana
Ohatra, ao anaty fantsona henjana mihidy (volume raikitra), ny fanafanana dia hampitombo ny tsindry araka ny Gay-Lussac.
Famaranana
Miankina amin'ny toe-javatra misy ny rafitra ny fomba fikajiana ny tsindrin'ny entona: na mijanona ho tsy miova ny mari-pana, na mijanona ho tsy miova ny volume, na miova avokoa ny variables rehetra. Ho an'ny tranga tsotra, dia mahasoa ny lalàn'i Boyle sy Gay-Lussac. Ho an'ny toe-javatra ankapobeny kokoa, ny equation entona mitambatra sy ny equation entona idealy no fitaovana voalohany. Raha afangaro ny entona, dia ampiasaina ny lalàn'i Dalton mba hamaritana ny tsindry manontolo sy ampahany. Amin'ny fahatakarana ny raikipohy, ny singa ary ny dingana fiovam-po, dia afaka mamaha olana isan-karazany momba ny tsindrin'ny entona haingana sy marina kokoa ianao.
Raha tianao, afaka mamorona dika mitovy amin'ity lahatsoratra ity aho miaraka amin'ny fanontaniana fampiharana bebe kokoa (ohatra fanontaniana 10–15) miaraka amin'ny fanazavana tsikelikely.
