Artikulli Ligji i Boyle-it, ligji i Charles-it, ligji i Gay-Lussac-ut
Ligji i Boyle-it
Robert Boyle (1627-1691) kreu eksperimente për të hetuar marrëdhënien sasiore midis presionit dhe vëllimit të gazit. Ky eksperiment kryhet duke futur një sasi të caktuar gazi në një enë të mbyllur. Deri në një qasje mjaft të mirë, ai zbuloi se nëse temperatura e gazit mbahej konstante, atëherë kur presioni i gazit rritej, vëllimi i gazit zvogëlohej. Po kështu, kur presioni i gazit ulet, vëllimi i gazit rritet. Presioni i gazit është në përpjesëtim të zhdrejtë me vëllimin e gazit. Kjo marrëdhënie njihet si Ligji i Boyle-it. Matematikisht:
Ligji i Boyle mund të shkruhet edhe si më poshtë:
PV = konstante → ekuacioni 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → ekuacioni 2
Kuptimi i ekuacionit 1 është në një temperaturë konstante (T) nëse presioni (P) i gazit ndryshon, atëherë ndryshon edhe vëllimi (V) i gazit,
në mënyrë që rezultatet e shumëzimit midis presionit dhe vëllimit të jenë gjithmonë konstante. Nëse presioni i gazit rritet, vëllimi i gazit zvogëlohet ose anasjelltas nëse presioni i gazit zvogëlohet, vëllimi i gazit rritet, kështu që shumëzimi midis presionit dhe vëllimit është gjithmonë konstant.
Grafiku që tregon marrëdhënien midis vëllimit dhe presionit duket si në figurën më poshtë. Bazuar në rezultatet e eksperimentit, Robert Boyle zbuloi se vëllimi i gazit ndryshon në mënyrë të parregullt, kështu që vijat në grafik duken të lakuara. Presioni i përshkruar në grafik është presioni absolut.
Ligji i Çarlsit
Njëqind vjet pasi Robert Boyle zbuloi marrëdhënien midis vëllimit dhe presionit, një shkencëtar francez i quajtur Jacques Charles (1746-1823) hetoi marrëdhënien midis temperaturës dhe vëllimit të gazit. Bazuar në rezultatet e eksperimentit, ai zbuloi se kur presioni i gazit është gjithmonë konstant, atëherë kur temperatura e gazit rritet, rritet edhe vëllimi i gazit. Anasjelltas, kur temperatura e gazit ulet, zvogëlohet edhe vëllimi i gazit.
Ndryshimet në vëllimin e gazit për shkak të ndryshimeve të temperaturës ndodhin rregullisht, kështu që vijat në këtë grafik duken të drejta. Nëse vijat në grafik përshkruhen derisa temperatura të jetë më e ulët, atëherë vija do ta presë boshtin rreth -273 o C.
Bazuar në shumë eksperimente që janë kryer, u zbulua se megjithëse madhësia e ndryshimit në vëllimin e secilit gaz ndryshon,
Kur vijat në grafikun VT vizatohen në një temperaturë më të ulët, vija gjithmonë e pret boshtin rreth -273 o C. Mund të themi se nëse gazi ftohet në -273 o C, atëherë vëllimi i gazit = 0. Nëse gazi ftohet përsëri derisa temperatura të jetë nën -273 o C, atëherë vëllimi i gazit do të jetë negativ, diçka që është e pamundur.
Pra -273 oC është temperatura më e ulët që mund të arrihet. Sepse vija pret boshtin rreth -273 oC sipas marrëveshjes, përcaktohet se temperatura më e ulët që mund të arrihet është -273.15 oC. -273.15 oC quhet temperatura zero absolute dhe përdoret si referencë në shkallë absolute, e njohur edhe si shkalla Kelvin. Kelvin është emri i Lord Kelvin (1824-1907), fizikan britanik. Në këtë shkallë, temperatura shprehet në Kelvin (K), jo në Kelvin (oK) gradë. Distanca midis gradëve është e njëjtë si në shkallën celsius. 0 K = -273.15 oC dhe 273.15 K = 0 oC.
Temperatura në shkallën Celsius mund të konvertohet në një shkallë Kelvin duke shtuar 273.15, temperatura në shkallën Kelvin mund të konvertohet në një shkallë Celsius duke zvogëluar 273.15. Matematikisht:
T (K) = T ( ° C) + 273.15
T ( o C) = T (K) – 273.15
T = Temperatura
K = Kelvin
C = Celsius
Nëse temperatura shprehet në shkallën Kelvin, grafiku i mësipërm do të duket si fotografia më poshtë.
Bazuar në këtë grafik, mund të konkludohet se në një presion të caktuar, vëllimi i gazit është gjithmonë drejtpërdrejt proporcional me temperaturën absolute të gazit. Nëse temperatura absolute e gazit rritet, edhe vëllimi i gazit rritet, përkundrazi, nëse temperatura absolute e gazit ulet, edhe vëllimi i gazit zvogëlohet. Kjo marrëdhënie njihet si ligji i Çarlsit. Matematikisht:
Vëllimi α Temperatura → Presion konstant
V α T → P konstante
Kuptimi i ekuacionit 1 është në presion konstant (P) nëse temperatura absolute (T) ndryshon, atëherë vëllimi (V) i gazit ndryshon gjithashtu, kështu që raporti midis temperaturës absolute dhe vëllimit është gjithmonë konstant. Nëse temperatura absolute e gazit rritet, vëllimi i gazit gjithashtu rritet ose anasjelltas nëse temperatura absolute e gazit ulet,
Vëllimi i gazit gjithashtu zvogëlohet, kështu që raporti midis temperaturës dhe vëllimit është gjithmonë konstant. Temperatura absolute e gazit është temperatura e gazit, e cila deklarohet në shkallën Kelvin. Nëse temperatura është ende në shkallën Celsius, atëherë ndryshojeni atë së pari në shkallën Kelvin.
Ligji i Gay-Lussac
Joseph Gay-Lussac (1778-1850) eksperimentoi dhe zbuloi se nëse vëllimi i gazit vendoset konstant, kur presioni i gazit rritet, temperatura absolute e gazit rritet. Po kështu, kur presioni i gazit ulet, temperatura absolute e gazit ulet. Në vëllim konstant, presioni i gazit është drejtpërdrejt proporcional me temperaturën absolute të gazit. Kjo marrëdhënie quhet Ligji i Gay-Lussac. Matematikisht:
Presioni α Temperatura → Vëllimi konstant
P α T → V është konstante
Kuptimi i ekuacionit 1 është se në vëllim konstant (V) nëse presioni (P) i gazit ndryshon, temperatura absolute (T) e gazit gjithashtu ndryshon në mënyrë që raporti midis presionit dhe temperaturës absolute të jetë konstant. Me fjalë të tjera, nëse presioni i gazit rritet, temperatura absolute e gazit gjithashtu rritet ose anasjelltas nëse presioni i gazit zvogëlohet,
Temperatura absolute e gazit gjithashtu zvogëlohet, kështu që raporti midis presionit dhe temperaturës është gjithmonë konstant.
Temperatura absolute e gazit është temperatura e gazit, e cila deklarohet në shkallën Kelvin. Nëse temperatura është ende në shkallën Celsius, atëherë ndryshojeni atë së pari në shkallën Kelvin.
Ju lutemi vini re se ligji i Boyle-it, ligji i Charles-it dhe ligji i Gay-Lussac-ut japin rezultate të sakta kur presioni dhe dendësia e gazit nuk janë shumë të rëndësishme. Për më tepër, të tre ligjet zbatohen vetëm për gazin temperatura e të cilit nuk është afër pikës së vlimit.
Bazuar në këtë fakt, mund të konkludohet se ligji i Boyle-it, ligji i Charles-it dhe ligji i Gay-Lussac-ut nuk mund të zbatohen në të gjitha kushtet e gazit. Meqenëse nuk mund t'i referohet të gjitha kushteve reale të gazit, na duhet koncepti i Gazit Ideal. Ky gaz ideal nuk ekziston në jetën e përditshme. Gazi ideal është vetëm një model ideal, i ngjashëm me konceptin e trupit ideal të ngurtë dhe të lëngshëm. Pra, supozojmë se tre ligjet e gazit të mësipërme zbatohen në të gjitha kushtet ideale të gazit.
Në zgjidhjen e problemeve të ligjit të gazeve, temperatura duhet të shprehet në një shkallë Kelvini. Nëse presioni i gazit është ende në formën e presionit matës, ndryshojeni atë së pari në presion absolut. Presioni absolut = presioni atmosferik + presioni matës
