Artikulo Batas ni Boyle, batas ni Charles, batas ni Gay-Lussac
Batas ni Boyle
Nagsagawa si Robert Boyle (1627-1691) ng mga eksperimento upang siyasatin ang kwantitatibong ugnayan sa pagitan ng presyon at volume ng gas. Isinasagawa ang eksperimentong ito sa pamamagitan ng pagpasok ng isang tiyak na dami ng gas sa isang saradong lalagyan. Hanggang sa isang mahusay na pamamaraan, natuklasan niya na kung ang temperatura ng gas ay pinananatiling pare-pareho, kapag tumaas ang presyon ng gas, ang volume ng gas ay nababawasan. Gayundin, kapag bumababa ang presyon ng gas, tumataas ang volume ng gas. Ang presyon ng gas ay kabaligtaran na proporsyonal sa volume ng gas. Ang ugnayang ito ay kilala bilang Batas ni Boyle. Sa matematika:
Maaari ring isulat ang batas ni Boyle:
PV = pare-pareho → ekwasyon 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → ekwasyon 2
Ang kahulugan ng equation 1 ay nasa isang pare-parehong temperatura (T) kung ang presyon (P) ng gas ay magbabago, ang volume (V) ng gas ay magbabago rin,
upang ang mga resulta ng pagpaparami sa pagitan ng presyon at volume ay palaging pare-pareho. Kung tataas ang presyon ng gas, bababa ang volume ng gas o kabaligtaran kung bababa ang presyon ng gas, tataas ang volume ng gas, kaya ang pagpaparami sa pagitan ng presyon at volume ay palaging pare-pareho.
Ang graph na nagsasaad ng ugnayan sa pagitan ng volume at pressure ay katulad ng nasa larawan sa ibaba. Batay sa mga resulta ng eksperimento, natuklasan ni Robert Boyle na ang volume ng gas ay nagbabago nang hindi regular kaya't ang mga linya sa graph ay lumilitaw na kurbado. Ang pressure na inilalarawan sa graph ay absolute pressure.
batas ni Charles
Isang daang taon matapos matuklasan ni Robert Boyle ang ugnayan sa pagitan ng volume at pressure, isang Pranses na siyentipiko na nagngangalang Jacques Charles (1746-1823) ang nag-imbestiga sa ugnayan sa pagitan ng temperatura at volume ng gas. Batay sa mga resulta ng eksperimento, natuklasan niya na kapag ang pressure ng gas ay palaging pare-pareho, kapag tumataas ang temperatura ng gas, tumataas din ang volume ng gas. Sa kabaligtaran, kapag bumababa ang temperatura ng gas, bumababa rin ang volume ng gas.
Ang mga pagbabago sa dami ng gas dahil sa mga pagbabago sa temperatura ay regular na nangyayari kaya't ang mga linya sa graph na ito ay lumilitaw na tuwid. Kung ang mga linya sa graph ay inilalarawan hanggang sa bumaba ang temperatura, ang linya ay gupitin ang aksis sa paligid ng -273 o C.
Batay sa maraming eksperimentong isinagawa, natuklasan na bagama't nag-iiba-iba ang laki ng pagbabago sa volume ng bawat gas,
Kapag ang mga linya sa tsart ng VT ay iginuhit sa isang mas mababang temperatura, ang linya ay palaging pumuputol sa aksis sa paligid ng -273 o C. Masasabi natin na kung ang gas ay pinalamig sa -273 o C, ang volume ng gas ay = 0. Kung ang gas ay pinalamig muli hanggang sa ang temperatura ay mas mababa sa -273 o C, ang volume ng gas ay magiging negatibo, isang bagay na imposible.
Kaya -273 oAng C ang pinakamababang temperaturang maaaring makamit. Dahil ang linya ay tumatawid sa aksis sa paligid ng -273 oC ayon sa kasunduan, natukoy na ang pinakamababang temperatura na maaaring makamit ay -273.15 oC. -273.15 oAng C ay tinatawag na absolute zero temperature at ginagamit bilang isang absolute scale reference, kilala rin bilang Kelvin scale. Ang Kelvin ay pangalan ni Lord Kelvin (1824-1907), isang British physicist. Sa iskala na ito, ang temperatura ay ipinapahayag sa Kelvin (K), hindi sa Kelvin (oK) digri. Ang distansya sa pagitan ng mga digri ay kapareho ng sa iskala ng sentigrado. 0 K = -273.15 oC at 273.15 K = 0 oC.
Ang temperatura sa iskala ng Celsius ay maaaring i-convert sa iskala ng Kelvin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 273.15, ang temperatura sa iskala ng Kelvin ay maaaring i-convert sa iskala ng Celsius sa pamamagitan ng pagbabawas ng 273.15. Sa matematika:
T(K) = T( oC ) + 273.15
T ( o C) = T (K) – 273.15
T = Temperatura
K = Kelvin
C = Celsius
Kung ang temperatura ay ipinapahayag sa iskala Kelvin, ang tsart sa itaas ay magiging katulad ng larawan sa ibaba.
Batay sa graph na ito, mahihinuha na sa isang nakapirming presyon, ang volume ng gas ay palaging direktang proporsyonal sa absolute temperature ng gas. Kung tataas ang absolute temperature ng gas, tataas din ang volume ng gas, sa kabaligtaran, kung bababa ang absolute temperature ng gas, bababa rin ang volume ng gas. Ang ugnayang ito ay kilala bilang batas ni Charles. Sa matematika:
Dami α Temperatura → Pare-parehong presyon
V α T → P konstante
Ang kahulugan ng equation 1 ay sa constant pressure (P) kung ang absolute temperature (T) ay magbabago, ang volume (V) ng gas ay babaliktad din kaya ang ratio sa pagitan ng absolute temperature at volume ay palaging constant. Kung ang absolute temperature ng gas ay tataas, ang volume ng gas ay tataas din o vice versa kung ang absolute temperature ng gas ay bababa,
Bumababa rin ang volume ng gas, kaya ang ratio sa pagitan ng temperatura at volume ay palaging pare-pareho. Ang absolute temperature ng gas ay ang temperatura ng gas, na nakasaad sa Kelvin scale. Kung ang temperatura ay nasa Celsius scale pa rin, baguhin muna ito sa Kelvin scale.
Batas ni Gay-Lussac
Nag-eksperimento si Joseph Gay-Lussac (1778-1850) at natuklasan na kung ang volume ng gas ay nakatakdang pare-pareho, kapag tumataas ang presyon ng gas, tumataas ang absolute temperature ng gas. Gayundin, kapag bumababa ang presyon ng gas, bumababa ang absolute temperature ng gas. Sa constant volume, ang pressure ng gas ay direktang proporsyonal sa absolute temperature ng gas. Ang ugnayang ito ay tinatawag na Gay-Lussac Law. Sa matematika:
Presyon α Temperatura → Constant volume
Ang P α T → V ay pare-pareho
Ang kahulugan ng equation 1 ay sa constant volume (V) kung magbabago ang pressure (P) ng gas, magbabago rin ang absolute temperature (T) ng gas kaya't ang ratio sa pagitan ng pressure at absolute temperature ay constant. Sa madaling salita, kung tataas ang pressure ng gas, tataas din ang absolute temperature ng gas o vice versa kung bababa ang pressure ng gas,
Bumababa rin ang ganap na temperatura ng gas, kaya ang ratio sa pagitan ng presyon at temperatura ay palaging pare-pareho.
Ang ganap na temperatura ng gas ay ang temperatura nito, na nakasaad sa iskala Kelvin. Kung ang temperatura ay nasa iskala Celsius pa rin, baguhin muna ito sa iskala Kelvin.
Pakitandaan na ang batas ni Boyle, batas ni Charles, at batas ni Gay-Lussac ay nagbibigay ng tumpak na mga resulta kapag ang presyon at densidad ng gas ay hindi masyadong makabuluhan. Bukod pa rito, ang tatlong batas na ito ay naaangkop lamang sa gas na ang temperatura ay hindi malapit sa kumukulong punto.
Batay sa katotohanang ito, maaaring mahinuha na ang batas ni Boyle, batas ni Charles, at batas ni Gay-Lussac ay hindi maaaring ilapat sa lahat ng kondisyon ng gas. Dahil hindi nito maaaring tukuyin ang lahat ng totoong kondisyon ng gas, kailangan natin ang konsepto ng Ideal Gas. Ang ideal gas na ito ay hindi umiiral sa pang-araw-araw na buhay. Ang ideal gas ay isa lamang ideal na modelo, katulad ng ideal na matibay at likidong konsepto. Kaya, ipinapalagay natin na ang tatlong batas ng gas sa itaas ay naaangkop sa lahat ng kondisyon ng ideal na gas.
Sa paglutas ng mga problema sa batas ng gas, ang temperatura ay dapat isaad sa iskala Kelvin. Kung ang presyon ng gas ay nasa anyong panukat pa rin ng presyon, baguhin muna ito sa ganap na presyon. Ganap na presyon = presyon ng atmospera + presyon ng panukat
