Ubale Pakati pa Kupanikizika ndi Kuchuluka kwa Gasi
Pegantar
Mu fizikisi ndi chemistry, pali mfundo zosiyanasiyana zofunika zomwe zimagwiritsidwa ntchito ngati mizati yomvetsetsa zochitika zachilengedwe. Lingaliro limodzi lotere ndi ubale pakati pa kuthamanga kwa mpweya ndi kuchuluka kwa mpweya. Ubale uwu umagwirizana kwambiri ndi malamulo osiyanasiyana a mpweya, limodzi mwa iwo ndi Lamulo la Boyle. Kumvetsetsa ubale pakati pa kuthamanga kwa mpweya ndi kuchuluka kwa mpweya ndikofunikira kwambiri pamagwiritsidwe ntchito osiyanasiyana, monga njira yopumira ya anthu, ukadaulo wosungiramo mpweya, ndi injini zoyatsira mkati. Nkhaniyi ifotokoza mfundo zofunika zokhudzana nazo, tanthauzo lake ndi momwe zimagwiritsidwira ntchito.
Ubale Woyamba: Lamulo la Boyle
Lamulo la Boyle ndi limodzi mwa malamulo oyambira kwambiri a gasi , omwe Robert Boyle adatulukira m'zaka za m'ma 17. Lamuloli limati pa kuchuluka kwa mpweya wokhazikika pa kutentha kosasintha, kuthamanga kwa mpweya kumakhala kofanana ndi kuchuluka kwake. Mwa masamu, Lamulo la Boyle likhoza kufotokozedwa ndi equation iyi:
\[ P \nthawi V = k \]
Kumene:
– \(P\) = Kupanikizika kwa mpweya
– \(V\) = Kuchuluka kwa mpweya
– \(k\) = Chokhazikika (cha mpweya woperekedwa pa kutentha kotsimikizika)
Kuchokera mu equation iyi, tinganene kuti ngati kuchuluka kwa mpweya kwachepetsedwa, kuthamanga kwa mpweya kudzawonjezeka ndipo mosemphanitsa.
Kuyesera ndi Kuwonetsera
Njira imodzi yomvetsetsa lamuloli mozama ndi kudzera mu kuyesa kosavuta . Tiyerekeze kuti tili ndi chubu chozungulira chokhala ndi pistoni yosunthika. Mkati mwa chubuchi muli mpweya winawake. Ngati tichepetsa mpweya poika pistoni pansi, mpweya udzakwera. Mosiyana ndi zimenezi, ngati tikoka pistoni mmwamba, ndikuwonjezera mpweya, mpweya udzachepa.
Chithunzi chowonetsa ubale uwu nthawi zambiri chimakhala ndi graph yowonetsa kupanikizika (P) motsutsana ndi voliyumu (V). Popeza pali ubale wa nkhuku ndi dzira pakati pa kupanikizika ndi voliyumu, graph iyi iwonetsa kugwedezeka kwa hyperbolic.
Kugwiritsa Ntchito Lamulo la Boyle
1. Njira Yopumira
Mu thupi la munthu, lamulo la Boyle limapezeka mu njira yopumira. Tikapuma mpweya, minofu ya diaphragm ndi intercostal imachepa, zomwe zimawonjezera kuchuluka kwa chifuwa. Kuwonjezeka kumeneku kwa voliyumu kumachepetsa kuthamanga kwa mpweya mkati mwa mapapo, zomwe zimapangitsa kuti mpweya ulowe m'mapapo kuchokera kunja. Tikapuma mpweya, kuchuluka kwa chifuwa kumachepa, zomwe zimawonjezera kuthamanga kwa mpweya ndikukakamiza mpweya kutuluka m'mapapo.
2. Ukadaulo Wosungirako Gasi
Matanki a gasi okhala ndi mphamvu zambiri, monga omwe amagwiritsidwa ntchito posambira m'madzi osambira komanso posungira gasi wamankhwala, amagwiritsanso ntchito lamulo la Boyle. Mpweya umenewu umasungidwa mu thankiyo pa mphamvu zambiri kuti uchepetse mphamvu zake kuti mpweya wambiri usungidwe. Mpweyawo ukatulutsidwa, mphamvu zake zimachepa ndipo mphamvu ya mpweya imawonjezeka ngati pakufunika kutero.
3. Injini Yoyaka Yamkati
Mfundo yaikulu ya injini yoyaka mkati, monga yomwe imapezeka m'galimoto, imagwirizananso ndi lamulo la Boyle. Pamene pisitoni ili pansi pakati, chisakanizo cha mpweya ndi mafuta chimalowa mu silinda. Kenako chisakanizochi chimakanikizidwa ndi pisitoni yomwe imapita mmwamba, zomwe zimapangitsa kuti mphamvu ya mpweya iwonjezereke. Kenako chisakanizo cha mpweyachi chimatenthedwa, zomwe zimapangitsa kuti pisitoni ibwerere pansi, zomwe zimapangitsa kuti kayendedwe ka makina kayende bwino.
Kupatuka ku Chilamulo cha Boyle
Ngakhale kuti Lamulo la Boyle limagwira ntchito bwino pa mpweya wabwino, kwenikweni, si mpweya wonse womwe umachita bwino. Pazifukwa zina, monga pa kutentha kwambiri kapena kutentha kochepa kwambiri, mpweya weniweni umasiyana ndi Lamulo la Boyle. Izi zimachitika chifukwa cha mphamvu zokopa pakati pa mamolekyulu ndi kuchuluka kwa mamolekyulu komwe sikungatheke pansi pa mikhalidwe iyi.
Asayansi apanga ma equation ovuta kwambiri a mkhalidwe wa mpweya weniweni, monga equation ya Van der Waals, kuti afotokoze kusiyana kumeneku. Equation ya Van der Waals imawongolera Lamulo la Boyle powonjezera zinthu ziwiri zowongolera: chimodzi chowongolera kuchuluka kwa mamolekyulu ndi china chowongolera mphamvu pakati pa mamolekyulu.
Chiyerekezo cha Van der Waals chimafotokozedwa motere:
\[ \left( P + \frac{an^2}{V^2} \right) \left( V – nb \right) = nRT \]
Kumene:
– \(P\) = Kupanikizika kwa mpweya
– \(V\) = Kuchuluka kwa mpweya
– \(n\) = Chiwerengero cha ma moles
– \(T\) = Kutentha kwa mpweya
– \(R\) = Mpweya wosasinthika wa chilengedwe chonse
– \(a\) ndi \(b\) = Zokhazikika zomwe zimadalira mtundu wa mpweya
Ubale ndi Malamulo Ena a Gasi
Kupatulapo lamulo la Boyle, palinso malamulo ena angapo a gasi omwe pamodzi amapanga maziko a chiphunzitso cha gasi ya kinetic ndi thermodynamics. Nazi zina mwa malamulo ena a gasi ndi ubale wawo ndi voliyumu ndi kupanikizika:
1. Lamulo la Charles
Lamulo la Charles limati kuchuluka kwa mpweya kumafanana ndi kutentha kwake konse pa kupanikizika kosalekeza. Izi zikutanthauza kuti ngati kutentha kwa mpweya kukuwonjezeka, kuchuluka kwake kudzawonjezeka pomwe kupanikizika kumakhala kosalekeza.
2. Lamulo la Gay-Lussac
Lamulo la Gay-Lussac limati kupanikizika kwa mpweya kumafanana ndi kutentha kwake konse pa voliyumu yosasinthasintha. Chifukwa chake, ngati kutentha kwa mpweya kukuwonjezeka pa voliyumu yosasinthasintha, kupanikizika kwa mpweya kudzawonjezekanso.
3. Lamulo la Avogadro
Lamulo la Avogadro limati pa mphamvu ndi kutentha komweko, mphamvu ya mpweya imafanana ndi kuchuluka kwa mamolekyu a mpweya. Mwa kuyankhula kwina, kuchuluka kofanana kwa mamolekyu a mpweya kudzakhala ndi mamolekyu ofanana pa mphamvu ndi kutentha komweko.
4. Chiyerekezo Chabwino cha Gasi
The Ideal Gas Equation ndi kuphatikiza kwa malamulo atatu omwe ali pamwambapa, omwe afotokozedwa mu mawonekedwe awa:
\[ PV = nRT \]
Mapeto
Kumvetsetsa ubale pakati pa kupanikizika ndi kuchuluka kwa mpweya ndikofunikira kwambiri m'magawo ambiri a sayansi ndi uinjiniya. Lamulo la Boyle, limodzi mwa malamulo ofunikira a mpweya, limapereka chidziwitso choyamba cha momwe mpweya umagwirira ntchito m'mikhalidwe yosiyanasiyana. Kugwiritsa ntchito kwake ndi kwakukulu, kuyambira pazinthu zamoyo monga kupuma mpaka ukadaulo watsiku ndi tsiku monga injini zoyatsira mkati ndi kusungiramo mpweya. Ngakhale Lamulo la Boyle ndi lothandiza kwambiri, pali zochitika zomwe mpweya weniweni sumvera lamuloli bwino, ndipo mitundu yowonjezereka monga Van der Waals equation imafunika kuti timvetsetse momwe mpweya umagwirira ntchito m'mikhalidwe yovuta kwambiri. Chidziwitso ichi, pamodzi ndi malamulo ena a mpweya, chimapanga maziko omvetsetsa kwathu zinthu zomwe timafunikira pamoyo watsiku ndi tsiku komanso pakukula kwa ukadaulo wapamwamba.
