د بویل قانون، د چارلس قانون او د جي. لوساک قانون
د بویل قانون
رابرټ بویل (۱۶۲۷-۱۶۹۱) د ګاز فشار او حجم ترمنځ د کمیتي اړیکو د څېړنې لپاره تجربې ترسره کړې. پدې تجربه کې د ګاز یوه ټاکلې اندازه په یوه تړلي کانټینر کې ځای پرځای کول شامل وو. په کافي اندازه ښه اټکل سره، هغه وموندله چې که چیرې د ګاز تودوخه ثابته وساتل شي، نو لکه څنګه چې د ګاز فشار زیاتیږي، د ګاز حجم کمیږي. په ورته ډول، کله چې د ګاز فشار کم شي، د ګاز حجم زیاتیږي. د ګاز فشار د ګاز حجم سره معکوس متناسب دی. دا اړیکه د د بویل قانونپه ریاضيکي لحاظ:
د بویل قانون په لاندې ډول هم لیکل کیدی شي:
PV = ثابت → معادله ۱
P1 V1 = مخ2 V2 → معادله ۲
د معادلې ۱ معنی دا ده چې په ثابت حرارت (T) کې، که چیرې د ګاز فشار (P) بدل شي، د ګاز حجم (V) هم بدلیږي نو د فشار او حجم محصول تل ثابت وي. که چیرې د ګاز فشار زیات شي، د ګاز حجم کمیږي یا برعکس، که چیرې د ګاز فشار کم شي، د ګاز حجم زیاتیږي، نو د فشار او حجم محصول تل ثابت وي.
یو ګراف چې د حجم او فشار ترمنځ اړیکه ښیي د لاندې ګراف په څیر ښکاري. د خپلو تجربو پراساس، رابرټ بویل وموندله چې د ګاز حجم په غیر منظم ډول بدلیږي، چې په ګراف کې کرښه منحني ښکاري. هغه فشار چې په ګراف کې ښودل شوی مطلق فشار دی، نه د فشار ګیج.
د چارلس قانون
د رابرټ بویل لخوا د حجم او فشار ترمنځ اړیکه کشفولو څخه سل کاله وروسته، فرانسوي ساینس پوه ژاک چارلس (۱۷۴۶-۱۸۲۳) د تودوخې او ګاز حجم ترمنځ اړیکه وڅېړله. د خپلو تجربو پر بنسټ، هغه وموندله چې که چیرې د ګاز فشار ثابت پاتې شي، نو لکه څنګه چې د ګاز تودوخه زیاتیږي، حجم هم زیاتیږي. برعکس، لکه څنګه چې د ګاز تودوخه کمیږي، حجم هم کمیږي.
د تودوخې د بدلون له امله د ګازو په حجم کې بدلونونه په منظم ډول واقع کیږي، نو په دې ګراف کې کرښه مستقیمه ښکاري. که چیرې په ګراف کې کرښه په ټیټه تودوخه کې رسم شوې وای، نو دا به په نږدې -273 درجو سانتي ګراد کې محور قطع کړي. oC.
د ډېرو تجربو پر بنسټ چې ترسره شوي دي، دا وموندل شوه چې که څه هم د هر ګاز لپاره د حجم د بدلون شدت توپیر لري، کله چې د V-T ګراف کې کرښه په ټیټه تودوخه کې رسم شي، نو کرښه تل محور شاوخوا -273 کې پرې کوي. oج. موږ کولی شو ووایو چې که ګاز -273 ته سړه شي oC نو د ګاز حجم = 0. که چیرې ګاز بیا سړه شي تر هغه چې تودوخه -273 څخه ښکته وي oC نو د ګاز حجم به منفي وي، یو څه چې ناممکن دي.
نو - ۲۷۳ oC تر ټولو ټیټه تودوخه ده چې ورته رسیدلی شي. ځکه چې کرښه د محور سره شاوخوا -273 کې قطع کوي. oC بیا د متقابل موافقې له مخې، دا معلومه شوه چې ترټولو ټیټه تودوخه چې ترلاسه کیدی شي -273,15 وه oج. -۲۷۳.۱۵ oد C تودوخه مطلق صفر بلل کیږي او د مطلق پیمانه لپاره د حوالې په توګه کارول کیږي، چې د کیلوین پیمانه په نوم هم پیژندل کیږي. کیلوین د برتانوي فزیک پوه لارډ کیلوین (1824-1907) په نوم نومول شوی دی. په دې پیمانه کې، تودوخه په کیلوین (K) کې ښودل کیږي، نه په درجو کیلوین (oK). د درجو ترمنځ واټن د سیلسیس پیمانې په څیر دی. 0 K = −273,15 oC او 273,15 K = 0 oC.
د سیلسیس په پیمانه کې تودوخه د ۲۷۳.۱۵ په اضافه کولو سره د کیلوین پیمانه ته بدلیدلی شي، د کیلوین پیمانه کې تودوخه د ۲۷۳.۱۵ په کمولو سره د سیلسیس پیمانه ته بدلیدلی شي. په ریاضي ډول:
ټ (ک) = ټ (oج) + ۲۷۳.۱۵
ټ (oج) = ټ (ک) − ۲۷۳.۱۵
معلومات:
T = تودوخه
K = کیلوین
ج = سیلسیس
که چیرې تودوخه په کیلوین پیمانه کې څرګند شي نو پورته ګراف به د لاندې انځور په څیر ښکاري.
د دې ګراف پر بنسټ، دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې په ثابت فشار کې، د ګاز حجم تل د مطلق تودوخې سره مستقیم متناسب وي. که چیرې د ګاز مطلق تودوخه لوړه شي، حجم هم زیاتیږي؛ برعکس، که چیرې د ګاز مطلق تودوخه کمه شي، حجم هم کمیږي. دا اړیکه د چارلس قانون په نوم پیژندل کیږي. په ریاضي ډول، دا په لاندې ډول لیکل کیږي:
حجم ∝ تودوخه → ثابت فشار
V ∝ T → P ثابت
د چارلس قانون هم په دې ډول لیکل کیدی شي:
د معادلې ۱ معنی دا ده چې په ثابت فشار (P) کې، که چیرې د ګاز مطلق تودوخه (T) بدله شي، د ګاز حجم (V) هم بدلیږي ترڅو د مطلق تودوخې او حجم ترمنځ د پرتله کولو پایله تل ثابته وي. که چیرې د ګاز مطلق تودوخه لوړه شي، د ګاز حجم هم زیاتیږي، یا برعکس، که چیرې د ګاز مطلق تودوخه کمه شي، د ګاز حجم هم کمیږي، نو د تودوخې او حجم ترمنځ د پرتله کولو پایله تل ثابته وي. د ګاز مطلق تودوخه د ګاز د تودوخې معنی ده چې د کیلوین پیمانه کې ښودل شوي. که چیرې تودوخه لاهم د سیلسیس پیمانه کې وي، نو لومړی یې د کیلوین پیمانه ته واړوئ.
د همجنس بازانو-لوساک قانون
جوزف ګی-لوساک (۱۷۷۸-۱۸۵۰) یوه تجربه ترسره کړه او وموندله چې که چیرې د ګاز حجم ثابت وساتل شي، لکه څنګه چې د ګاز فشار زیاتیږي، د ګاز مطلق تودوخه هم زیاتیږي. برعکس، لکه څنګه چې د ګاز فشار کمیږي، د ګاز مطلق تودوخه هم کمیږي. په ثابت حجم کې، د ګاز فشار مستقیم د ګاز مطلق تودوخې سره متناسب دی. دې اړیکې ته د ګی-لوساک قانون ویل کیږي. په ریاضيکي ډول:
فشار ∝ تودوخه → ثابت حجم
P ∝ T → V ثابت
د ګی-لوساک قانون هم په دې ډول لیکل کیدی شي:
د معادلې ۱ معنی دا ده چې په ثابت حجم (V) کې، که چیرې د ګاز فشار (P) بدل شي، د ګاز مطلق تودوخه (T) هم بدلیږي ترڅو د فشار او مطلق تودوخې ترمنځ د پرتله کولو پایله ثابته وي. په بل عبارت، که چیرې د ګاز فشار زیات شي، د ګاز مطلق تودوخه هم زیاتیږي، یا برعکس، که چیرې د ګاز فشار کم شي، د ګاز مطلق تودوخه هم کمیږي، نو د فشار او تودوخې ترمنځ پرتله کول تل ثابت وي.
د ګاز مطلق حرارت څخه مراد د ګاز تودوخه ده چې د کیلوین پیمانه کې ښودل شوې ده. که چیرې تودوخه لاهم د سیلسیس پیمانه کې وي، نو لومړی یې د کیلوین پیمانه ته واړوئ.
دا مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د بویل قانون، د چارلس قانون، او د ګی-لوساک قانون دقیق پایلې وړاندې کوي که چیرې د ګاز فشار او کثافت ډیر لوړ نه وي. سربیره پردې، دا درې قوانین یوازې په هغو ګازونو پلي کیږي چې تودوخه یې د جوش نقطې ته نږدې نه وي.
د دې حقیقت پر بنسټ، دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې د بویل قانون، د چارلس قانون، او د ګی-لوساک قانون د ګاز په ټولو شرایطو کې نشي پلي کیدی. ځکه چې دوی د ټولو اصلي ګاز شرایطو کې نشي پلي کیدی، موږ د مثالي ګاز مفهوم، یا د بشپړ ګاز ته اړتیا لرو. دا مثالي ګاز په ورځني ژوند کې شتون نلري. یو مثالي ګاز یوازې یو مثالي ماډل دی، د سخت بدن او مثالي مایع مفکورو ته ورته. له همدې امله، موږ فرض کوو چې پورته درې ګاز قوانین د ټولو مثالي ګاز شرایطو لاندې پلي کیږي.
د ګازو د قانون د ستونزو په حل کې، تودوخه باید د کیلوین پیمانه کې څرګند شي. که چیرې د ګاز فشار لاهم د اندازه کولو فشار وي، نو لومړی یې مطلق فشار ته واړوئ. مطلق فشار = اتموسفیر فشار + بارومیټریک فشارr.
