බොයිල්ගේ නීතිය, චාල්ස්ගේ නීතිය සහ ජී. ලුසැක්ගේ නීතිය

බොයිල්ගේ නීතිය, චාල්ස්ගේ නීතිය සහ ජී. ලුසැක්ගේ නීතිය

බොයිල්ගේ නියමය

රොබට් බොයිල් (1627–1691) වායු පීඩනය සහ පරිමාව අතර ප්‍රමාණාත්මක සම්බන්ධතාවය විමර්ශනය කිරීම සඳහා අත්හදා බැලීම් සිදු කළේය. මෙම අත්හදා බැලීමේදී සංවෘත භාජනයක යම් වායු ප්‍රමාණයක් තැබීම ඇතුළත් විය. තරමක් හොඳ ආසන්න අගයකට අනුව, වායුවේ උෂ්ණත්වය නියතව තබා ගතහොත්, වායු පීඩනය වැඩි වන විට, වායු පරිමාව අඩු වන බව ඔහු සොයා ගත්තේය. එලෙසම, වායු පීඩනය අඩු වන විට, වායු පරිමාව වැඩි වේ. වායු පීඩනය වායු පරිමාවට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ. මෙම සම්බන්ධතාවය ලෙස හැඳින්වේ බොයිල්ගේ නියමයගණිතමය වශයෙන්:

බොයිල් නියමය මෙසේද ලිවිය හැකිය:

PV = නියතය → සමීකරණය 1

P₁ V₁ = පී₂ V₂ → සමීකරණය 2

සමීකරණය 1 හි තේරුම නම්, නියත උෂ්ණත්වයකදී (T), වායුවේ පීඩනය (P) වෙනස් වුවහොත්, වායුවේ පරිමාව (V) ද වෙනස් වන බැවින් පීඩනයේ සහ පරිමාවේ ගුණිතය සැමවිටම නියත වේ. වායු පීඩනය වැඩි වුවහොත්, වායු පරිමාව අඩු වේ, නැතහොත් අනෙක් අතට, වායු පීඩනය අඩු වුවහොත්, වායු පරිමාව වැඩි වේ, එබැවින් පීඩනයේ සහ පරිමාවේ ගුණිතය සැමවිටම නියත වේ.

පරිමාව සහ පීඩනය අතර සම්බන්ධතාවය පෙන්වන ප්‍රස්ථාරයක් පහත එක මෙන් පෙනේ. ඔහුගේ අත්හදා බැලීම් මත පදනම්ව, රොබට් බොයිල් වායු පරිමාව අක්‍රමවත් ලෙස වෙනස් වන බවත්, එමඟින් ප්‍රස්ථාරයේ රේඛාව වක්‍රව දිස්වන බවත් සොයා ගත්තේය. ප්‍රස්ථාරයේ දැක්වෙන පීඩනය නිරපේක්ෂ පීඩනය මිස මිනුම් පීඩනය නොවේ.

චාල්ස්ගේ නීතිය

රොබට් බොයිල් පරිමාව සහ පීඩනය අතර සම්බන්ධතාවය සොයා ගැනීමෙන් වසර සියයකට පසු, ප්‍රංශ විද්‍යාඥ ජැක් චාල්ස් (1746–1823) උෂ්ණත්වය සහ වායු පරිමාව අතර සම්බන්ධතාවය විමර්ශනය කළේය. ඔහුගේ අත්හදා බැලීම් මත පදනම්ව, වායු පීඩනය නියතව පවතී නම්, වායුවේ උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට පරිමාව ද වැඩි වන බව ඔහු සොයා ගත්තේය. අනෙක් අතට, වායුවේ උෂ්ණත්වය අඩු වන විට, පරිමාව ද අඩු වේ.

උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් හේතුවෙන් වායු පරිමාවේ වෙනස්කම් නිතිපතා සිදුවන බැවින්, මෙම ප්‍රස්ථාරයේ රේඛාව කෙළින්ම දිස්වේ. ප්‍රස්ථාරයේ රේඛාව අඩු උෂ්ණත්වවලදී ඇඳ තිබේ නම්, එය ආසන්න වශයෙන් -273°C දී අක්ෂය ඡේදනය කරයි. ^oC.

සිදු කර ඇති බොහෝ අත්හදා බැලීම් මත පදනම්ව, එක් එක් වායුව සඳහා පරිමාවේ වෙනසෙහි විශාලත්වය වෙනස් වුවද, V-T ප්‍රස්ථාරයේ රේඛාව අඩු උෂ්ණත්වයකදී අඳින විට, රේඛාව සෑම විටම අක්ෂය -273 කින් කපා දමන බව සොයා ගන්නා ලදී. ^oC. වායුව −273 දක්වා සිසිල් කළහොත් අපට එය පැවසිය හැකිය ^oC එවිට වායු පරිමාව = 0. උෂ්ණත්වය -273 ට වඩා අඩු වන තෙක් වායුව නැවත සිසිල් කළහොත් ^oC නම් වායුවේ පරිමාව සෘණ වනු ඇත, එය කළ නොහැකි දෙයකි.

ඉතින් -273 ^oC යනු ළඟා විය හැකි අවම උෂ්ණත්වයයි. මන්ද රේඛාව අක්ෂය −273 පමණ ඡේදනය කරන බැවිනි. ^oC පසුව අන්‍යෝන්‍ය එකඟතාවයකට අනුව, ලබා ගත හැකි අවම උෂ්ණත්වය -273,15 බව තීරණය කරන ලදී. ^oසී. ‐273,15 ^oC යනු නිරපේක්ෂ ශුන්‍ය උෂ්ණත්වය ලෙස හඳුන්වන අතර එය කෙල්වින් පරිමාණය ලෙසද හඳුන්වන නිරපේක්ෂ පරිමාණය සඳහා යොමුවක් ලෙස භාවිතා කරයි. කෙල්වින් බ්‍රිතාන්‍ය භෞතික විද්‍යාඥයෙකු වන කෙල්වින් සාමිවරයා (1824–1907) නමින් නම් කර ඇත. මෙම පරිමාණයෙන්, උෂ්ණත්වය කෙල්වින් අංශක වලින් නොව කෙල්වින් (K) වලින් ප්‍රකාශ වේ (^oK). අංශක අතර දුර සෙල්සියස් පරිමාණයට සමාන වේ. 0 K = ‐273,15 ^oC සහ 273,15 K = 0 ^oC.

සෙල්සියස් පරිමාණයේ උෂ්ණත්වය 273,15 එකතු කිරීමෙන් කෙල්වින් පරිමාණයට පරිවර්තනය කළ හැකි අතර, කෙල්වින් පරිමාණයේ උෂ්ණත්වය 273,15 අඩු කිරීමෙන් සෙල්සියස් පරිමාණයට පරිවර්තනය කළ හැකිය. ගණිතමය වශයෙන්:

ටී (කේ) = ටී (^oඇ) + 273,15

ටී (^oC) = T (K) ‐ 273,15

තොරතුරු :

T = උෂ්ණත්වය

K = කෙල්වින්

C = සෙල්සියස්

උෂ්ණත්වය කෙල්වින් පරිමාණයෙන් ප්‍රකාශ කළහොත් ඉහත ප්‍රස්ථාරය පහත රූපයේ පරිදි දිස්වනු ඇත.

මෙම ප්‍රස්ථාරය මත පදනම්ව, නියත පීඩනයකදී, වායු පරිමාව නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට සැමවිටම සෘජුව සමානුපාතික බව නිගමනය කළ හැකිය. වායුවක නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය වැඩි වුවහොත්, පරිමාව ද වැඩි වේ; අනෙක් අතට, වායුවක නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය අඩු වුවහොත්, පරිමාව ද අඩු වේ. මෙම සම්බන්ධතාවය චාල්ස්ගේ නියමය ලෙස හැඳින්වේ. ගණිතමය වශයෙන්, එය පහත පරිදි ලියා ඇත:

පරිමාව ∝ උෂ්ණත්වය → නියත පීඩනය

V ∝ T → P නියතය

චාල්ස්ගේ නියමය මෙසේද ලිවිය හැකිය:

සමීකරණය 1 හි තේරුම නම්, නියත පීඩනයේදී (P) වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය (T) වෙනස් වුවහොත්, වායුවේ පරිමාව (V) ද වෙනස් වන බැවින් නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය සහ පරිමාව අතර සංසන්දනය සැමවිටම නියත වේ. වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය වැඩි වුවහොත්, වායුවේ පරිමාව ද වැඩි වේ, නැතහොත් අනෙක් අතට, වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය අඩු වුවහොත්, වායුවේ පරිමාව ද අඩු වේ, එවිට උෂ්ණත්වය සහ පරිමාව අතර සංසන්දනය සැමවිටම නියත වේ. වායුවක නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ කෙල්වින් පරිමාණයෙන් ප්‍රකාශිත වායුවේ උෂ්ණත්වයයි. උෂ්ණත්වය තවමත් සෙල්සියස් පරිමාණයේ නම්, පළමුව එය කෙල්වින් පරිමාණයට පරිවර්තනය කරන්න.

සමලිංගික-ලුසැක් නීතිය

ජෝසප් ගේ-ලුසැක් (1778–1850) විසින් අත්හදා බැලීමක් සිදු කරන ලද අතර, වායුවක පරිමාව නියතව තබා ගතහොත්, වායු පීඩනය වැඩි වන විට, වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය ද වැඩි වන බව සොයා ගන්නා ලදී. අනෙක් අතට, වායු පීඩනය අඩු වන විට, වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය ද අඩු වේ. නියත පරිමාවේදී, වායු පීඩනය වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට සෘජුවම සමානුපාතික වේ. මෙම සම්බන්ධතාවය ගේ-ලුසැක් නියමය ලෙස හැඳින්වේ. ගණිතමය වශයෙන්:

පීඩනය ∝ උෂ්ණත්වය → නියත පරිමාව

P ∝ T → V නියතය

ගේ-ලුසැක් නියමය මෙසේද ලිවිය හැකිය:

සමීකරණය 1 හි අර්ථය නම්, නියත පරිමාවේදී (V) වායුවේ පීඩනය (P) වෙනස් වුවහොත්, වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය (T) ද වෙනස් වන බැවින් පීඩනය සහ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය අතර සංසන්දනාත්මක ප්‍රතිඵලය නියත වේ. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, වායු පීඩනය වැඩි වුවහොත්, වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය ද වැඩි වේ, නැතහොත් අනෙක් අතට, වායු පීඩනය අඩු වුවහොත්, වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය ද අඩු වේ, එබැවින් පීඩනය සහ උෂ්ණත්වය අතර සංසන්දනය සැමවිටම නියත වේ.

වායුවක නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ කෙල්වින් පරිමාණයෙන් ප්‍රකාශිත වායුවේ උෂ්ණත්වයයි. උෂ්ණත්වය තවමත් සෙල්සියස් පරිමාණයේ තිබේ නම්, පළමුව එය කෙල්වින් පරිමාණයට පරිවර්තනය කරන්න.

වායු පීඩනය සහ ඝනත්වය ඉතා ඉහළ නොවේ නම් බොයිල්ගේ නියමය, චාල්ස්ගේ නියමය සහ ගේ-ලුසැක්ගේ නියමය නිවැරදි ප්‍රතිඵල ලබා දෙන බව සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත්ය. තවද, මෙම නියම තුන අදාළ වන්නේ තාපාංකයට ආසන්න උෂ්ණත්වයක් නොමැති වායු සඳහා පමණි.

මෙම කරුණ මත පදනම්ව, බොයිල්ගේ නියමය, චාල්ස්ගේ නියමය සහ ගේ-ලුසැක්ගේ නියමය සියලුම වායු තත්වයන්ට යෙදිය නොහැකි බව නිගමනය කළ හැකිය. ඒවා සියලුම සැබෑ වායු තත්වයන්ට යෙදිය නොහැකි බැවින්, අපට පරිපූර්ණ වායුවක් හෝ පරිපූර්ණ වායුවක් පිළිබඳ සංකල්පය අවශ්‍ය වේ. මෙම පරිපූර්ණ වායුව එදිනෙදා ජීවිතයේදී නොපවතී. පරිපූර්ණ වායුවක් යනු දෘඩ ශරීරයක සහ පරිපූර්ණ තරලයක සංකල්පවලට සමාන පරමාදර්ශී ආකෘතියක් පමණි. එබැවින්, ඉහත වායු නියම තුන සියලුම පරමාදර්ශී වායු තත්වයන් යටතේ අදාළ වන බව අපි උපකල්පනය කරමු.

වායු නියම ගැටළු විසඳීමේදී, උෂ්ණත්වය කෙල්වින් පරිමාණයෙන් ප්‍රකාශ කළ යුතුය. වායු පීඩනය තවමත් මිනුම් පීඩනයක් නම්, පළමුව එය නිරපේක්ෂ පීඩනය බවට පරිවර්තනය කරන්න. නිරපේක්ෂ පීඩනය = වායුගෝලීය පීඩනය + බැරෝමිතික පීඩනයr.