Boyl qonuni, Charlz qonuni va G. Lyussak qonuni

Boyl qonuni, Charlz qonuni va G. Lyussak qonuni

Boyl qonuni

Robert Boyl (1627–1691) gaz bosimi va hajmi o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlikni o'rganish uchun tajribalar o'tkazdi. Bu tajriba ma'lum miqdordagi gazni yopiq idishga joylashtirishni o'z ichiga oldi. Juda yaxshi yaqinlashishga kelsak, u agar gaz harorati doimiy ravishda saqlansa, gaz bosimi oshgani sayin gaz hajmi kamayishini aniqladi. Xuddi shunday, gaz bosimi pasayganda, gaz hajmi ham oshadi. Gaz bosimi gaz hajmiga teskari proportsionaldir. Bu bog'liqlik quyidagicha nomlanadi Boyl qonuniMatematik jihatdan:

Boyl qonunini quyidagicha ham yozish mumkin:

PV = doimiy → 1-tenglama

P₁ V₁ = R₂ V₂ → 2-tenglama

1-tenglamaning ma'nosi shundaki, doimiy haroratda (T), agar gaz bosimi (P) o'zgarsa, gaz hajmi (V) ham o'zgaradi, shuning uchun bosim va hajm ko'paytmasi doimo o'zgarmas bo'ladi. Agar gaz bosimi oshsa, gaz hajmi kamayadi yoki aksincha, agar gaz bosimi pasaysa, gaz hajmi oshadi, shuning uchun bosim va hajm ko'paytmasi doimo o'zgarmas bo'ladi.

Hajm va bosim o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatuvchi grafik quyidagiga o'xshaydi. Robert Boyl o'zining tajribalariga asoslanib, gaz hajmi tartibsiz o'zgarishini aniqladi, bu esa grafikdagi chiziqning egri ko'rinishiga olib keladi. Grafikda tasvirlangan bosim o'lchov bosimi emas, balki absolyut bosimdir.

Charlz qonuni

Robert Boyl hajm va bosim o'rtasidagi bog'liqlikni kashf etganidan yuz yil o'tgach, fransuz olimi Jak Sharl (1746–1823) harorat va gaz hajmi o'rtasidagi bog'liqlikni o'rganib chiqdi. U o'zining tajribalariga asoslanib, agar gaz bosimi doimiy bo'lib qolsa, gaz harorati oshishi bilan hajm ham oshishini aniqladi. Aksincha, gaz harorati pasaygan sari hajm ham kamayadi.

Harorat o'zgarishi tufayli gaz hajmining o'zgarishi muntazam ravishda sodir bo'ladi, shuning uchun bu grafikdagi chiziq to'g'ri ko'rinadi. Agar grafikdagi chiziq pastroq haroratlarda chizilgan bo'lsa, u o'qni taxminan -273°C da kesib o'tadi. ^oC.

O'tkazilgan ko'plab tajribalarga asoslanib, har bir gaz uchun hajm o'zgarishining kattaligi har xil bo'lsa-da, V-T grafigidagi chiziq pastroq haroratda chizilganda, chiziq har doim o'qni -273 atrofida kesib o'tishi aniqlandi. ^oC. Agar gaz ‐273 gacha sovutilsa, deyishimiz mumkin ^oC bo'lsa, gaz hajmi = 0 bo'ladi. Agar gaz yana harorat -273 dan pastga tushguncha sovutilsa ^oC bo'lsa, gaz hajmi manfiy bo'ladi, bu mumkin emas.

Shunday qilib -273 ^oC - erishish mumkin bo'lgan eng past harorat. Chunki chiziq o'q bilan ‐273 atrofida kesishadi. ^oKeyin o'zaro kelishuvga ko'ra, erishish mumkin bo'lgan eng past harorat -273,15 ekanligi aniqlandi. ^oC. ‐273,15 ^oC mutlaq nol harorat deb ataladi va mutlaq shkala, shuningdek, Kelvin shkalasi uchun mos yozuvlar sifatida ishlatiladi. Kelvin Britaniya fizigi Lord Kelvin (1824–1907) sharafiga nomlangan. Bu shkala bo'yicha harorat Kelvin graduslarida emas, balki Kelvin (K) da ifodalanadi.^oK). Graduslar orasidagi masofa Selsiy shkalasi bo'yicha bir xil. 0 K = ‐273,15 ^oC va 273,15 K = 0 ^oC.

Selsiy shkalasidagi haroratni 273,15 qo'shish orqali Kelvin shkalasiga, Kelvin shkalasidagi haroratni esa 273,15 ni ayirish orqali Selsiy shkalasiga o'tkazish mumkin. Matematik jihatdan:

T (K) = T (^oC) + 273,15

T (^oC) = T (K) ‐ 273,15

Ma'lumot:

T = Harorat

K = Kelvin

C = Selsiy

Agar harorat Kelvin shkalasida ifodalangan bo'lsa, yuqoridagi grafik quyidagi rasmga o'xshaydi.

Ushbu grafik asosida shunday xulosaga kelish mumkinki, doimiy bosimda gaz hajmi har doim absolyut haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Agar gazning absolyut harorati oshsa, hajm ham oshadi; aksincha, agar gazning absolyut harorati pasaysa, hajm ham kamayadi. Bu bog'liqlik Charlz qonuni sifatida tanilgan. Matematik jihatdan u quyidagicha yoziladi:

Hajm ∝ Harorat → Doimiy bosim

V ∝ T → P doimiysi

Charlz qonunini quyidagicha ham yozish mumkin:

1-tenglamaning ma'nosi shundaki, doimiy bosimda (P), agar gazning absolyut harorati (T) o'zgarsa, gaz hajmi (V) ham o'zgaradi, shuning uchun absolyut harorat va hajm o'rtasidagi taqqoslash natijasi har doim doimiy bo'ladi. Agar gazning absolyut harorati oshsa, gaz hajmi ham oshadi yoki aksincha, agar gazning absolyut harorati pasaysa, gaz hajmi ham kamayadi, shuning uchun harorat va hajm o'rtasidagi taqqoslash natijasi har doim doimiy bo'ladi. Gazning absolyut harorati deganda Kelvin shkalasida ifodalangan gaz harorati tushuniladi. Agar harorat hali ham Selsiy shkalasida bo'lsa, avval uni Kelvin shkalasiga o'tkazing.

Gey-Lussak qonuni

Jozef Gey-Lyussak (1778–1850) tajriba o'tkazdi va agar gaz hajmi doimiy ravishda saqlansa, gaz bosimi oshgani sayin, gazning absolyut harorati ham oshishini aniqladi. Aksincha, gaz bosimi pasayganda, gazning absolyut harorati ham pasayadi. Doimiy hajmda gaz bosimi gazning absolyut haroratiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu bog'liqlik Gey-Lyussak qonuni deb ataladi. Matematik jihatdan:

Bosim ∝ Harorat → Doimiy hajm

P ∝ T → V doimiysi

Gey-Lussak qonunini quyidagicha ham yozish mumkin:

1-tenglamaning ma'nosi shundaki, doimiy hajmda (V), agar gaz bosimi (P) o'zgarsa, gazning absolyut harorati (T) ham o'zgaradi, shuning uchun bosim va absolyut harorat o'rtasidagi taqqoslash natijasi doimiy bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, agar gaz bosimi oshsa, gazning absolyut harorati ham oshadi yoki aksincha, agar gaz bosimi pasaysa, gazning absolyut harorati ham pasayadi, shuning uchun bosim va harorat o'rtasidagi taqqoslash har doim doimiy bo'ladi.

Gazning absolyut harorati deganda Kelvin shkalasida ifodalangan gaz harorati tushuniladi. Agar harorat hali ham Selsiy shkalasida bo'lsa, avval uni Kelvin shkalasiga o'tkazing.

Shuni ta'kidlash kerakki, Boyl qonuni, Charlz qonuni va Gey-Lyussak qonuni gaz bosimi va zichligi juda yuqori bo'lmasa, aniq natijalar beradi. Bundan tashqari, bu uchta qonun faqat harorati qaynash haroratiga yaqin bo'lmagan gazlarga nisbatan qo'llaniladi.

Ushbu faktga asoslanib, Boyl qonuni, Charlz qonuni va Gey-Lyussak qonunini barcha gaz sharoitlariga qo'llash mumkin emas degan xulosaga kelish mumkin. Ularni barcha haqiqiy gaz sharoitlariga qo'llash mumkin emasligi sababli, bizga ideal gaz yoki mukammal gaz tushunchasi kerak. Bu ideal gaz kundalik hayotda mavjud emas. Ideal gaz faqat qattiq jism va ideal suyuqlik tushunchalariga o'xshash ideal modeldir. Shuning uchun biz yuqoridagi uchta gaz qonuni barcha ideal gaz sharoitlarida qo'llaniladi deb taxmin qilamiz.

Gaz qonuni masalalarini yechishda harorat Kelvin shkalasida ifodalanishi kerak. Agar gaz bosimi hali ham o'lchov bosimi bo'lsa, uni avval absolyut bosimga aylantiring. Absolyut bosim = atmosfera bosimi + barometrik bosim.r.