Статија Бојлов закон, Чарлсов закон, Геј-Лисаков закон
Бојлов закон
Роберт Бојл (1627-1691) спровел експерименти за да го истражи квантитативниот однос помеѓу притисокот и волуменот на гасот. Овој експеримент се спроведува со вметнување на одредена количина гас во затворен сад. Сè до прилично добар пристап, тој открил дека ако температурата на гасот се одржува константна, тогаш кога притисокот на гасот се зголемува, волуменот на гасот се намалува. Слично на тоа, кога притисокот на гасот се намалува, волуменот на гасот се зголемува. Притисокот на гасот е обратно пропорционален на волуменот на гасот. Овој однос е познат како Бојлов закон. Математички:
Бојловиот закон може да се запише и како:
PV = константа → равенка 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → равенка 2
Значењето на равенката 1 е при константна температура (T) ако притисокот (P) на гасот се промени, тогаш и волуменот (V) на гасот исто така се промени,
така што резултатите од множењето помеѓу притисокот и волуменот секогаш се константни. Ако притисокот на гасот се зголеми, волуменот на гасот се намалува или обратно, ако притисокот на гасот се намали, волуменот на гасот се зголемува, па множењето помеѓу притисокот и волуменот е секогаш константно.
Графиконот што ја прикажува врската помеѓу волуменот и притисокот изгледа како на сликата подолу. Врз основа на резултатите од експериментот, Роберт Бојл открил дека волуменот на гасот се менува неправилно, така што линиите на графиконот изгледаат закривени. Притисокот прикажан на графиконот е апсолутен притисок.
Чарлсов закон
Сто години откако Роберт Бојл ја открил врската помеѓу волуменот и притисокот, францускиот научник по име Жак Шарл (1746-1823) ја истражувал врската помеѓу температурата и волуменот на гасот. Врз основа на резултатите од експериментот, тој открил дека кога притисокот на гасот е секогаш константен, тогаш кога температурата на гасот се зголемува, се зголемува и волуменот на гасот. Обратно, кога температурата на гасот се намалува, се намалува и волуменот на гасот.
Промените во волуменот на гасот поради промените во температурата се случуваат редовно, така што линиите на овој графикон изгледаат прави. Ако линиите на графиконот се прикажуваат сè додека температурата не се намали, тогаш линијата ќе ја пресече оската околу -273 ° C.
Врз основа на многу спроведени експерименти, откриено е дека иако големината на промената на волуменот на секој гас варира,
кога линиите на VT дијаграмот се цртаат на пониска температура, линијата секогаш ја сече оската околу -273 o C. Можеме да кажеме дека ако гасот се олади на -273 o C, тогаш волуменот на гасот = 0. Ако гасот повторно се олади додека температурата не падне под -273 o C, тогаш волуменот на гасот ќе биде негативен, нешто што е невозможно.
Значи -273 oC е најниската температура што може да се постигне. Бидејќи линијата ја сече оската околу -273 oC според договорот, утврдено е дека најниската температура што може да се постигне е -273.15 oC. -273.15 година oC се нарекува апсолутна нулта температура и се користи како апсолутна референтна скала, позната и како Келвинова скала. Келвин е името на Лорд Келвин (1824-1907), британски физичар. На оваа скала, температурата се изразува во Келвини (K), а не во Келвини (oK) степени. Растојанието меѓу степените е исто како и во целзиусовата скала. 0 K = -273.15 oC и 273.15 K = 0 oC.
Температурата на Целзиусовата скала може да се претвори во Келвинова скала со додавање на 273.15, а температурата на Келвинова скала може да се претвори во Целзиусова скала со намалување на 273.15. Математички:
Т(К) = Т( ° C) + 273.15
Т ( ° C) = Т (K) – 273.15
T = Температура
К = Келвин
C = Целзиусови
Ако температурата се изразува на Келвинова скала, горната табела ќе изгледа како на сликата подолу.
Врз основа на овој графикон, може да се заклучи дека при фиксен притисок, волуменот на гасот е секогаш директно пропорционален на апсолутната температура на гасот. Ако апсолутната температура на гасот се зголеми, и волуменот на гасот се зголемува, напротив, ако апсолутната температура на гасот се намали, и волуменот на гасот се намалува. Оваа врска е позната како Чарлосов закон. Математички:
Волумен α Температура → Константен притисок
V α T → P константа
Значењето на равенката 1 е при константен притисок (P) ако апсолутната температура (T) се промени, тогаш и волуменот (V) на гасот се менува, така што односот помеѓу апсолутната температура и волуменот е секогаш константен. Ако апсолутната температура на гасот се зголеми, и волуменот на гасот се зголемува или обратно ако апсолутната температура на гасот се намали,
Волуменот на гасот исто така се намалува, па затоа односот помеѓу температурата и волуменот е секогаш константен. Апсолутната температура на гасот е температурата на гасот, која е наведена на Келвинова скала. Ако температурата е сè уште на Целзиусова скала, тогаш прво променете ја на Келвинова скала.
Законот на Геј-Лусак
Џозеф Геј-Лисак (1778-1850) експериментирал и открил дека ако волуменот на гасот е поставен константен, кога притисокот на гасот се зголемува, апсолутната температура на гасот се зголемува. Слично на тоа, кога притисокот на гасот се намалува, апсолутната температура на гасот се намалува. При константен волумен, притисокот на гасот е директно пропорционален на апсолутната температура на гасот. Оваа врска се нарекува Геј-Лисаков закон. Математички:
Притисок α Температура → Константен волумен
P α T → V е константно
Значењето на равенката 1 е дека при константен волумен (V), ако притисокот (P) на гасот се промени, апсолутната температура (T) на гасот исто така се менува, така што односот помеѓу притисокот и апсолутната температура е константен. Со други зборови, ако притисокот на гасот се зголеми, апсолутната температура на гасот исто така се зголемува или обратно, ако притисокот на гасот се намали,
Апсолутната температура на гасот исто така се намалува, така што односот помеѓу притисокот и температурата е секогаш константен.
Апсолутната температура на гасот е температурата на гасот, која е наведена на Келвиновата скала. Ако температурата е сè уште на Целзиусовата скала, тогаш прво променете ја на Келвиновата скала.
Ве молиме имајте предвид дека Бојловиот закон, Чарлсовиот закон и Геј-Лисаковиот закон даваат точни резултати кога притисокот и густината на гасот не се премногу значајни. Понатаму, трите закони важат само за гасот чија температура не е близу до точката на вриење.
Врз основа на овој факт, може да се заклучи дека Бојловиот закон, Чарлсовиот закон и Геј-Лисаковиот закон не можат да се применат на сите гасни состојби. Бидејќи не може да се однесува на сите реални гасни состојби, ни е потребен концептот на идеален гас. Овој идеален гас не постои во секојдневниот живот. Идеалниот гас е само идеален модел, сличен на концептот на идеална тврда и течна материја. Значи, претпоставуваме дека трите горенаведени закони за гасови важат во сите идеални гасни состојби.
При решавање на проблеми со гасниот закон, температурата мора да се наведе на Келвинова скала. Ако притисокот на гасот е сè уште во форма на мерен притисок, прво променете го во апсолутен притисок. Апсолутен притисок = атмосферски притисок + мерен притисок
