Te Ture a Boyle, te Ture a Charles me te Ture a G. Lussac
Te Ture a Boyle
Rōpata Pōre (1627–1691) i whakahaere i ngā whakamātautau hei tirotiro i te whanaungatanga tauanga i waenga i te pēhanga hau me te rōrahi. I roto i tēnei whakamātautau i whakaurua he nui o te hau ki roto i tētahi ipu kua kati. Ki tētahi whakatau tata pai, i kitea e ia mēnā ka mau tonu te pāmahana o te hau, ka heke te rōrahi hau i te pikinga ake o te pēhanga hau. Waihoki, ina heke te pēhanga hau, ka piki te rōrahi hau. He rite whakamuri te pēhanga hau ki te rōrahi hau. E mōhiotia ana tēnei whanaungatanga ko Te Ture a Boyle. Pāngarau:
Ka taea hoki te tuhi i te ture a Boyle penei:
PV = pūmau → whārite 1
P1 V1 =P2 V2 → whārite 2
Ko te tikanga o te whārite 1, i te pāmahana pumau (T), ki te rerekē te pēhanga (P) o te hau, ka rerekē anō hoki te rōrahi (V) o te hau, kia mau tonu ai te hua o te pēhanga me te rōrahi. Ki te piki ake te pēhanga hau, ka heke te rōrahi hau, ki te heke rānei te pēhanga hau, ka piki ake te rōrahi hau, kia mau tonu ai te hua o te pēhanga me te rōrahi.
He rite te āhua o tētahi kauwhata e whakaatu ana i te whanaungatanga i waenga i te rōrahi me te pēhanga ki te mea kei raro nei. I runga i āna whakamātautau, i kitea e Robert Boyle he rerekē te rōrahi hau i roto i te āhua koretake, ā, ka āhua piko te rārangi i runga i te kauwhata. Ko te pēhanga e whakaaturia ana i runga i te kauwhata he pēhanga tino, ehara i te pēhanga ine.
Te Ture a Charles
Kotahi rau tau i muri i te kitenga o Robert Boyle i te whanaungatanga i waenga i te rōrahi me te pēhanga, ka rangahau te kaipūtaiao Wīwī a Jacques Charles (1746–1823) i te whanaungatanga i waenga i te pāmahana me te rōrahi hau. I runga i ana whakamātautau, i kitea e ia mēnā ka noho pūmau te pēhanga hau, ka piki ake te rōrahi i te mea ka piki ake te pāmahana o te hau. I tetahi atu taha, i te mea ka heke te pāmahana o te hau, ka heke anō te rōrahi.
Ka puta tonu ngā panonitanga o te rōrahi hau nā te pāmahana, nō reira ka puta te rārangi i runga i tēnei kauwhata he tika. Mēnā ka tuhia te rārangi i runga i te kauwhata i ngā pāmahana iti iho, ka whakawhiti i te tuaka i te -273°C pea. oC.
I runga i ngā whakamātautau maha kua mahia, i kitea ahakoa he rerekē te rahi o te huringa o te rōrahi mō ia hau, ina tuhia te rārangi i runga i te kauwhata V-T i te pāmahana iti iho, ka tapahia tonutia e te rārangi te tuaka i te -273. oC. Ka taea e tātou te kī mēnā ka whakamataohia te hau ki te ‐273 oC, ko te rōrahi hau = 0. Mēnā ka whakamataohia anō te hau kia tae rā anō te pāmahana ki raro iho i te -273 oC kātahi ka tōraro te rōrahi o te hau, he mea e kore e taea.
Nō reira ‐273 oKo C te pāmahana iti rawa ka taea te tae atu. Nā te mea ka whakawhiti te rārangi i te tuaka i te tata ki te ‐273 oC kātahi, i runga i te whakaaetanga a te katoa, i whakatauhia ko te pāmahana iti rawa ka taea te whakatutuki ko -273,15 oC. ‐273,15 oKo te pāmahana C e kiia ana ko te kore tino pāmahana, ā, e whakamahia ana hei tohutoro mō te tauine tino, e mōhiotia ana ko te tauine Kelvin. I tapaina a Kelvin i muri i a Lord Kelvin (1824–1907), he tohunga ahupūngao Piritana. I runga i tēnei tauine, ka whakaatuhia te pāmahana i roto i te Kelvin (K), ehara i te nekehanga Kelvin (oK). He rite te tawhiti i waenga i ngā nekehanga ki te tauine Celsius. 0 K = ‐273,15 oC me te 273,15 K = 0 oC.
Ka taea te huri i te pāmahana i te tauine Celsius ki te tauine Kelvin mā te tāpiri i te 273,15, ka taea hoki te huri i te pāmahana i te tauine Kelvin ki te tauine Celsius mā te tango i te 273,15. Mā te pāngarau:
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) ‐ 273,15
Ngā Mōhiohio:
T = Te pāmahana
K = Kelvin
C = Celsius
Ki te whakaaturia te pāmahana ki te tauine Kelvin, ka rite te āhua o te kauwhata i runga ake nei ki te ahua i raro nei.
I runga i tēnei kauwhata, ka taea te whakatau ko te rahinga o te hau i te pēhanga pumau he rite tonu ki te pāmahana tino. Mēnā ka piki te pāmahana tino o te hau, ka piki anō hoki te rahinga; i tetahi atu taha, mēnā ka heke te pāmahana tino o te hau, ka heke anō hoki te rahinga. E mōhiotia ana tēnei whanaungatanga ko te ture a Charles. I roto i te pāngarau, ka tuhia penei:
Rōrahi ∝ Pāmahana → Pēhanga pumau
V ∝ T → P pūmau
Ka taea hoki te tuhi i te ture a Charles penei:
Ko te tikanga o te whārite 1, i te pēhanga pumau (P), ki te rerekē te pāmahana tino (T) o te hau, ka rerekē anō hoki te rōrahi (V) o te hau, kia mau tonu ai te hua whakatairite i waenga i te pāmahana tino me te rōrahi. Ki te piki ake te pāmahana tino o te hau, ka piki anō hoki te rōrahi o te hau, ki te heke rānei te pāmahana tino o te hau, ka heke anō hoki te rōrahi o te hau, kia mau tonu ai te whakatairite i waenga i te pāmahana me te rōrahi. Ko te tikanga o te pāmahana tino o te hau ko te pāmahana o te hau e whakaaturia ana i runga i te tauine Kelvin. Ki te mea kei runga tonu te pāmahana i te tauine Celsius, hurihia ki te tauine Kelvin i te tuatahi.
Te Ture a Gay-Lussac
I whakahaerehia e Joseph Gay-Lussac (1778–1850) tētahi whakamātautau, ā, i kitea e ia mēnā ka mau tonu te rōrahi o te hau, ka piki ake te pāmahana tuturu o te hau. I tētahi atu taha, i te hekenga o te pēhanga hau, ka heke hoki te pāmahana tuturu o te hau. I te rōrahi tuturu, he rite tonu te pēhanga hau ki te pāmahana tuturu o te hau. Ka kiia tēnei whanaungatanga ko te Ture a Gay-Lussac. I roto i te pāngarau:
Pēhanga ∝ Pāmahana → Rōrahi pumau
P ∝ T → V pūmau
Ka taea hoki te tuhi i te ture a Gay-Lussac penei:
Ko te tikanga o te whārite 1, i te rōrahi pumau (V), ki te rerekē te pēhanga (P) o te hau, ka rerekē anō hoki te pāmahana tino (T) o te hau, kia pumau tonu ai te hua whakatairite i waenga i te pēhanga me te pāmahana tino. Arā, ki te piki ake te pēhanga hau, ka piki anō hoki te pāmahana tino o te hau, i tētahi atu taha rānei, ki te heke te pēhanga hau, ka heke anō hoki te pāmahana tino o te hau, kia pumau tonu ai te whakatairite i waenga i te pēhanga me te pāmahana.
Ko te tikanga o te pāmahana tino o te hau ko te pāmahana o te hau e whakaaturia ana i te tauine Kelvin. Mena kei te tauine Celsius tonu te pāmahana, hurihia ki te tauine Kelvin i te tuatahi.
He mea nui kia mōhiotia ko te ture a Boyle, te ture a Charles, me te ture a Gay-Lussac ka puta he hua tika mena kāore i te tino teitei te pēhanga me te mātotoru o te hau. Hei tāpiri, ka pā noa ēnei ture e toru ki ngā hau kāore e tata ana te pāmahana ki tō rātou pūwāhi kohua.
I runga i tēnei meka, ka taea te whakatau ko te ture a Boyle, te ture a Charles, me te ture a Gay-Lussac kāore e taea te whakamahi ki ngā āhuatanga hau katoa. Nā te mea kāore e taea te whakamahi ki ngā āhuatanga hau tūturu katoa, me whai whakaaro tātou ki te ariā o te hau pai, te hau tino tika rānei. Kāore tēnei hau pai e noho ana i te ao o ia rā. He tauira pai noa iho te hau pai, he rite ki ngā ariā o te tinana pakari me te wai pai. Nō reira, e whakaaro ana mātou ka pā ngā ture hau e toru i runga ake nei ki raro i ngā āhuatanga hau pai katoa.
I te whakaoti rapanga ture hau, me whakaatu te pāmahana ki te tauine Kelvin. Mena he pēhanga ine tonu te pēhanga hau, hurihia ki te pēhanga tino tika i te tuatahi. Pēhanga tino tika = pēhanga hau + pēhanga haur.
