بوائل جو قانون، چارلس جو قانون ۽ جي. لوسڪ جو قانون
بوائل جو قانون
رابرٽ بوائل (1627-1691) گئس جي دٻاءُ ۽ حجم جي وچ ۾ مقداري تعلق جي جاچ لاءِ تجربا ڪيا. هن تجربي ۾ هڪ بند ڪنٽينر ۾ گئس جي هڪ خاص مقدار رکڻ شامل هئي. هڪ سٺي اندازي مطابق، هن دريافت ڪيو ته جيڪڏهن گئس جو گرمي پد مستقل رکيو وڃي، ته پوءِ جيئن گئس جو دٻاءُ وڌي ٿو، گئس جو مقدار گهٽجي ٿو. ان جي برعڪس، جيئن گئس جو دٻاءُ گهٽجي ٿو، گئس جو مقدار وڌي ٿو. گئس جو دٻاءُ گئس جي مقدار جي الٽي متناسب آهي. هي تعلق بوائل جي قانون جي نالي سان مشهور آهي . رياضي طور تي:
بوائل جو قانون هن طرح به لکي سگهجي ٿو:
پي وي = مسلسل → مساوات 1
پي 1 وي 1 = پي 2 وي 2 → مساوات 2
مساوات 1 جو مطلب اهو آهي ته هڪ مستقل گرمي پد (T) تي، جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ (P) تبديل ٿئي ٿو، ته گئس جو حجم (V) پڻ تبديل ٿئي ٿو ته جيئن دٻاءُ ۽ حجم جي پيداوار هميشه مستقل رهي. جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ وڌي ٿو، ته گئس جو مقدار گهٽجي ٿو يا ان جي برعڪس، جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ گهٽجي ٿو، ته گئس جو مقدار وڌي ٿو، ته جيئن دٻاءُ ۽ حجم جي پيداوار هميشه مستقل رهي.
حجم ۽ دٻاءُ جي وچ ۾ تعلق ڏيکاريندڙ هڪ گراف هيٺ ڏنل وانگر نظر اچي ٿو. پنهنجي تجربن جي بنياد تي، رابرٽ بوائل دريافت ڪيو ته گئس جو مقدار بي ترتيب طور تي تبديل ٿئي ٿو، جنهن جي ڪري گراف تي لڪير وکر نظر اچي ٿي. گراف تي ڏيکاريل دٻاءُ مطلق دٻاءُ آهي، گيج دٻاءُ نه.
چارلس جو قانون
رابرٽ بوائل جي حجم ۽ دٻاءُ جي وچ ۾ تعلق دريافت ڪرڻ کان هڪ سو سال پوءِ، فرانسيسي سائنسدان جيڪ چارلس (1746-1823) گرمي پد ۽ گئس جي مقدار جي وچ ۾ تعلق جي جاچ ڪئي. پنهنجي تجربن جي بنياد تي، هن دريافت ڪيو ته جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ مستقل رهي ٿو، ته پوءِ جيئن گئس جو گرمي پد وڌي ٿو، حجم پڻ وڌي ٿو. ان جي برعڪس، جيئن گئس جو گرمي پد گهٽجي ٿو، حجم پڻ گهٽجي ٿو.
گرمي پد جي تبديلين جي ڪري گئس جي مقدار ۾ تبديليون باقاعدي طور تي ٿينديون آهن، تنهنڪري هن گراف تي لڪير سڌي نظر اچي ٿي. جيڪڏهن گراف تي لڪير گهٽ درجه حرارت تي ٺاهي وئي هئي، ته اها محور کي -273 ° C تي ٽڪرائيندي.
ڪيترن ئي تجربن جي بنياد تي جيڪي ڪيا ويا آهن، اهو معلوم ٿيو ته جيتوڻيڪ هر گئس جي مقدار ۾ تبديلي جي شدت مختلف آهي، پر جڏهن V-T گراف تي لڪير کي گهٽ درجه حرارت ڏانهن ڇڪيو ويندو آهي، ته لڪير هميشه محور کي -273 o C تي ڪٽيندي آهي. اسان چئي سگهون ٿا ته جيڪڏهن گئس کي -273 o C تائين ٿڌو ڪيو وڃي ٿو، ته گئس جو حجم = 0. جيڪڏهن گئس کي ٻيهر ٿڌو ڪيو وڃي جيستائين ان جو گرمي پد -273 o C کان گهٽ نه ٿئي، ته گئس جي مقدار ۾ هڪ منفي قدر هوندي، جيڪا ناممڪن آهي.
تنهنڪري - 273 oC گھٽ ۾ گھٽ درجه حرارت آهي جيڪو پهچي سگهجي ٿو. ڇاڪاڻ ته لڪير محور کي -273 جي لڳ ڀڳ ڪٽي ٿي. oC پوءِ باهمي معاهدي موجب، اهو طئي ڪيو ويو ته گهٽ ۾ گهٽ درجه حرارت جيڪو حاصل ڪري سگهجي ٿو -273,15 هو. oسي. -273,15 oC کي مطلق صفر گرمي پد سڏيو ويندو آهي ۽ اهو مطلق پيماني لاءِ هڪ حوالي طور استعمال ڪيو ويندو آهي، جنهن کي ڪيلون اسڪيل پڻ چيو ويندو آهي. ڪيلون جو نالو لارڊ ڪيلون (1824-1907) جي نالي تي رکيو ويو آهي، جيڪو هڪ برطانوي فزڪس دان هو. هن پيماني تي، گرمي پد ڪيلون (K) ۾ ظاهر ڪيو ويندو آهي، نه ته درجا ڪيلون (oڪ). درجن جي وچ ۾ فاصلو سيلسيس اسڪيل جي برابر آهي. 0 ڪ = −273,15 oسي ۽ 273,15 ڪلو = 0 oC.
سيلسيئس اسڪيل ۾ گرمي پد کي 273,15 شامل ڪري ڪيلون اسڪيل ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو، ڪيلون اسڪيل ۾ گرمي پد کي 273,15 گھٽائي سيلسيئس اسڪيل ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو. رياضي طور تي:
ٽي (ڪ) = ٽي ( او سي) + 273,15
ٽي ( او سي) = ٽي (ڪي) − 273,15
معلومات:
ٽي = گرمي پد
ڪ = ڪيلون
سي = سيلسيس
جيڪڏهن گرمي پد ڪيلون اسڪيل ۾ ظاهر ڪيو وڃي ته مٿي ڏنل گراف هيٺ ڏنل تصوير وانگر نظر ايندو.
هن گراف جي بنياد تي، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته مسلسل دٻاءُ تي، گئس جو مقدار هميشه مطلق گرمي پد جي سڌي متناسب هوندو آهي. جيڪڏهن گئس جو مطلق گرمي پد وڌي ٿو، ته حجم پڻ وڌي ٿو؛ ان جي برعڪس، جيڪڏهن گئس جو مطلق گرمي پد گهٽجي ٿو، ته حجم پڻ گهٽجي ٿو. هي تعلق چارلس جي قانون جي نالي سان سڃاتو وڃي ٿو. رياضي طور، اهو هن ريت لکيو ويو آهي:
حجم ∝ گرمي پد → مسلسل دٻاءُ
V ∝ T → P مستقل
چارلس جو قانون هن طرح به لکي سگهجي ٿو:
مساوات 1 جو مطلب اهو آهي ته مسلسل دٻاءُ (P) تي، جيڪڏهن گئس جو مطلق گرمي پد (T) تبديل ٿئي ٿو، ته گئس جو حجم (V) پڻ تبديل ٿئي ٿو ته جيئن مطلق گرمي پد ۽ حجم جي وچ ۾ مقابلو هميشه مستقل رهي. جيڪڏهن گئس جو مطلق گرمي پد وڌي ٿو، ته گئس جو حجم پڻ وڌي ٿو، يا ان جي برعڪس، جيڪڏهن گئس جو مطلق گرمي پد گهٽجي ٿو، ته گئس جو حجم پڻ گهٽجي ٿو، ته جيئن گرمي پد ۽ حجم جي وچ ۾ مقابلو هميشه مستقل رهي. گئس جي مطلق گرمي پد مان مراد ڪيلون اسڪيل تي ظاهر ڪيل گئس جو گرمي پد آهي. جيڪڏهن گرمي پد اڃا تائين سيلسيس اسڪيل تي آهي، ته پوءِ پهريان ان کي ڪيلون اسڪيل ۾ تبديل ڪريو.
هم جنس پرست-لوساڪ جو قانون
جوزف گي-لوسڪ (1778-1850) هڪ تجربو ڪيو ۽ دريافت ڪيو ته جيڪڏهن گئس جي مقدار کي مستقل رکيو وڃي، جيئن گئس جو دٻاءُ وڌندو آهي، گئس جو مطلق گرمي پد پڻ وڌي ويندو آهي. ان جي برعڪس، جيئن گئس جو دٻاءُ گهٽجي ويندو آهي، گئس جو مطلق گرمي پد پڻ گهٽجي ويندو آهي. مسلسل مقدار تي، گئس جو دٻاءُ سڌو سنئون گئس جي مطلق گرمي پد جي متناسب هوندو آهي. هن تعلق کي گي-لوسڪ جو قانون سڏيو ويندو آهي. رياضي طور تي:
دٻاءُ ∝ گرمي پد → مسلسل حجم
P ∝ T → V مستقل
گي-لوسڪ جو قانون هن طرح به لکي سگهجي ٿو:
مساوات 1 جو مطلب اهو آهي ته مسلسل مقدار (V) تي، جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ (P) تبديل ٿئي ٿو، ته گئس جو مطلق گرمي پد (T) پڻ تبديل ٿئي ٿو ته جيئن دٻاءُ ۽ مطلق گرمي پد جي وچ ۾ مقابلي جو نتيجو مستقل رهي. ٻين لفظن ۾، جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ وڌي ٿو، ته گئس جو مطلق گرمي پد پڻ وڌي ٿو، يا ان جي برعڪس، جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ گهٽجي ٿو، ته گئس جو مطلق گرمي پد پڻ گهٽجي ٿو، ته جيئن دٻاءُ ۽ گرمي پد جي وچ ۾ مقابلو هميشه مستقل رهي.
گئس جي مطلق گرمي پد مان مراد ڪيلون اسڪيل تي ظاهر ڪيل گئس جو گرمي پد آهي. جيڪڏهن گرمي پد اڃا تائين سيلسيس اسڪيل تي آهي، ته پوءِ پهريان ان کي ڪيلون اسڪيل ۾ تبديل ڪريو.
اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته بوائل جو قانون، چارلس جو قانون، ۽ گي-لوساڪ جو قانون صحيح نتيجا فراهم ڪن ٿا جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ ۽ کثافت تمام گهڻي نه هجي. وڌيڪ، اهي ٽي قانون صرف انهن گئسن تي لاڳو ٿين ٿا جن جو گرمي پد انهن جي ٽهڪندڙ نقطي جي ويجهو نه هجي.
هن حقيقت جي بنياد تي، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته بوائل جو قانون، چارلس جو قانون، ۽ گي-لوساڪ جو قانون سڀني گئس حالتن تي لاڳو نٿو ٿي سگهي. ڇاڪاڻ ته اهي سڀني حقيقي گئس حالتن تي لاڳو نٿا ٿي سگهن، اسان کي هڪ مثالي گئس، يا هڪ مڪمل گئس جي تصور جي ضرورت آهي. هي مثالي گئس روزمره جي زندگي ۾ موجود ناهي. هڪ مثالي گئس صرف هڪ مثالي ماڊل آهي، هڪ سخت جسم ۽ هڪ مثالي سيال جي تصورن وانگر. تنهن ڪري، اسان فرض ڪريون ٿا ته مٿي ڏنل ٽي گئس قانون سڀني مثالي گئس حالتن ۾ لاڳو ٿين ٿا.
گئس جي قانون جي مسئلن کي حل ڪرڻ ۾، گرمي پد کي ڪيلون اسڪيل تي ظاهر ڪرڻ گهرجي. جيڪڏهن گئس جو دٻاءُ اڃا تائين ماپڻ وارو دٻاءُ آهي، ته پهريان ان کي مطلق دٻاءُ ۾ تبديل ڪريو. مطلق دٻاءُ = هوا جو دٻاءُ + گيج دٻاءُ r.
