בויל'ס געזעץ, טשאַרלס'ס געזעץ און דזשי. לוסאַקס געזעץ

בויל'ס געזעץ, טשאַרלס'ס געזעץ און דזשי. לוסאַקס געזעץ

בויל'ס געזעץ

ראבערט בויל (1627–1691) האט דורכגעפירט עקספערימענטן צו אויספארשן די קוואנטיטאטיווע באציאונג צווישן גאז דרוק און פארנעם. דער עקספערימענט האט אריינגענומען אריינלייגן א ספעציפישע מאס גאז אין א פארמאכטן קאנטעינער. צו א גאנץ גוטע אפשאצונג, האט ער אנטדעקט אז אויב די טעמפעראטור פון גאז ווערט געהאלטן קאנסטאנט, דעמאלט ווי דער גאז דרוק וואקסט, פארקערט, ווי דער גאז דרוק פארקערט, וואַקסט דער גאז פארנעם. גאז דרוק איז אינווערס פראפארציאנעל צו גאז פארנעם. די באציאונג איז באקאנט אלס בויל'ס געזעץ . מאטעמאטיש:

בויל'ס געזעץ קען אויך געשריבן ווערן ווי:

PV = קאָנסטאַנט → גלייכונג 1

P1V1 = _P2V2 → גלייכונג _2​​_​

די באַדייטונג פון גלייכונג 1 איז אַז ביי אַ קאָנסטאַנט טעמפּעראַטור (T), אויב דער דרוק (P) פון דעם גאַז ענדערט זיך, ענדערט זיך אויך דער באַנד (V) פון דעם גאַז אַזוי אַז דער פּראָדוקט פון דרוק און באַנד איז שטענדיק קאָנסטאַנט. אויב דער גאַז דרוק וואַקסט, פאַרקלענערט זיך דער גאַז באַנד, אָדער פֿאַרקערט, אויב דער גאַז דרוק פאַרקלענערט זיך, וואַקסט דער גאַז באַנד, אַזוי אַז דער פּראָדוקט פון דרוק און באַנד איז שטענדיק קאָנסטאַנט.

א גראַף וואָס ווײַזט די באַציִונג צווישן וואָלומען און דרוק זעט אויס ווי דער אונטן. באַזירט אויף זיינע עקספּערימענטן, האָט ראָבערט בויל אַנטדעקט אַז גאַז וואָלומען ענדערט זיך נישט ירעגולער, וואָס פאַראורזאַכט אַז די ליניע אויפן גראַף זאָל אויסזען קרומ. דער דרוק וואָס ווערט געוויזן אויפן גראַף איז אַבסאָלוטער דרוק, נישט מאָס דרוק.

טשאַרלס'ס געזעץ

הונדערט יאר נאכדעם וואס ראבערט בויל האט אנטדעקט די באציאונג צווישן פארנעם און דרוק, האט דער פראנצויזישער וויסנשאפטלער זשאק שארל (1746-1823) אויסגעפארשט די באציאונג צווישן טעמפעראטור און גאז פארנעם. באזירט אויף זיינע עקספערימענטן, האט ער אנטדעקט אז אויב דער גאז דרוק בלייבט קאנסטאנט, דאן ווען די טעמפעראטור פון גאז וואקסט, וואקסט אויך דער פארנעם. פארקערט, ווען די טעמפעראטור פון גאז פאלט, פאלט אויך דער פארנעם.

ענדערונגען אין גאז פארנעם צוליב טעמפעראטור ענדערונגען פאסירן רעגולער, ממילא די ליניע אויף דעם גראף דערשיינט גלייך. אויב די ליניע אויף דעם גראף וואלט געצייכנט געווארן ביי נידעריגערע טעמפעראטורן, וואלט זי דורכגעשניטן די אקס ביי ארום -273 ^° C.

באַזירט אויף פילע עקספּערימענטן וואָס זענען דורכגעפירט געוואָרן, איז געפֿונען געוואָרן אַז כאָטש די גרייס פֿון דער ענדערונג אין באַנד פֿון יעדן גאַז איז אַנדערש, אָבער ווען די ליניע אויף דער V-T גראַפיק ווערט געצייכנט צו אַ נידעריקער טעמפּעראַטור, שניידט די ליניע שטענדיק די אַקס ביי אַרום -273 ^oC . מיר קענען זאָגן אַז אויב דער גאַז ווערט אָפּגעקילט צו -273 ^oC , איז דער באַנד פֿון דעם גאַז = 0. אויב דער גאַז ווערט ווידער אָפּגעקילט ביז זײַן טעמפּעראַטור איז אונטער -273 ^oC , וועט דער באַנד פֿון דעם גאַז האָבן אַ נעגאַטיוון ווערט, עפּעס וואָס איז אוממעגלעך.

אַזוי -273 ^oצעלזיוס איז די נידעריגסטע טעמפּעראַטור וואָס מען קען דערגרייכן. ווײַל די ליניע שניידט די אַקס בײַ אַרום -273 ^oC דעמאָלט לויט אַ געמיינזאַמען הסכמה, איז באַשלאָסן געוואָרן אַז די נידעריגסטע טעמפּעראַטור וואָס מען קען דערגרייכן איז געווען -273,15 ^oC. ‐273,15 ^oצעלזיוס ווערט גערופן אבסאלוטע נול טעמפעראטור און ווערט גענוצט אלס א רעפערענץ פאר דער אבסאלוטער סקאלע, אויך באקאנט אלס די קעלווין סקאלע. קעלווין איז גערופן נאך לארד קעלווין (1824–1907), א בריטישער פיזיקער. אויף דער סקאלע ווערט טעמפעראטור אויסגעדריקט אין קעלווין (ק), נישט גראד קעלווין (^oק). די דיסטאַנץ צווישן גראַדן איז די זעלבע ווי אויף דער צעלזיוס סקאַלע. 0 ק = ‐273,15 ^oC און 273,15 K = 0 ^oC.

טעמפּעראַטור אין צעלזיוס סקאַלע קען קאָנווערטירט ווערן צו קעלווין סקאַלע דורך צולייגן 273,15, טעמפּעראַטור אין קעלווין סקאַלע קען קאָנווערטירט ווערן צו צעלזיוס סקאַלע דורך אַראָפּרעכענען 273,15. מאַטעמאַטיש:

ט(ק) = ט( ^אָ C) + 273,15

ט ( ^oC ) = ט(K) ‐ 273,15

אינפֿאָרמאַציע:

ט = טעמפּעראַטור

ק = קעלווין

C = צעלזיוס

אויב די טעמפּעראַטור ווערט אויסגעדריקט אין קעלווין סקאַלע, וועט די גראַפיק אויבן אויסזען ווי די בילד אונטן.

באַזירט אויף דעם גראַפיק, קען מען אויספירן אַז ביי קאָנסטאַנטן דרוק, איז דער גאַז וואָלומען שטענדיק גלייך פּראָפּאָרציאָנעל צו דער אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור. אויב די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור פון אַ גאַז וואַקסט, וואַקסט אויך דער וואָלומען; פאַרקערט, אויב די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור פון אַ גאַז פאַלט, פאַלט אויך דער וואָלומען. די באַציִונג איז באַקאַנט ווי טשאַרלס'ס געזעץ. מאַטעמאַטיש, ווערט עס געשריבן ווי פאלגנד:

באַנד ∝ טעמפּעראַטור → קאָנסטאַנט דרוק

V ∝ T → P קאָנסטאַנט

טשאַרלס'ס געזעץ קען אויך געשריבן ווערן אַזוי:

די באַדייטונג פון גלייכונג 1 איז אַז ביי קאָנסטאַנטן דרוק (P), אויב די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור (T) פון דעם גאַז ענדערט זיך, ענדערט זיך אויך דער באַנד (V) פון דעם גאַז, אַזוי אַז דער רעזולטאַט פון פאַרגלייַך צווישן אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור און באַנד איז שטענדיק קאָנסטאַנט. אויב די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור פון דעם גאַז וואַקסט, וואַקסט אויך דער באַנד פון דעם גאַז, אָדער פאַרקערט, אויב די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור פון דעם גאַז פאַרקלענערט זיך, פאַרקלענערט זיך אויך דער באַנד פון דעם גאַז, אַזוי אַז דער רעזולטאַט פון דעם פאַרגלייַך צווישן טעמפּעראַטור און באַנד איז שטענדיק קאָנסטאַנט. וואָס מען מיינט מיט דער אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור פון אַ גאַז איז די טעמפּעראַטור פון דעם גאַז אויסגעדריקט אויף דער קעלווין סקאַלע. אויב די טעמפּעראַטור איז נאָך אויף דער צעלזיוס סקאַלע, דאַן קאָנווערטירט עס ערשט צו דער קעלווין סקאַלע.

גיי-לוסאק'ס געזעץ

יוסף גיי-לוסאק (1778–1850) האט דורכגעפירט אן עקספערימענט און אנטדעקט אז אויב דער פארנעם פון א גאז ווערט געהאלטן קאנסטאנט, ווען דער גאז דרוק וואקסט, וואקסט אויך די אבסאלוטע טעמפעראטור פונעם גאז. פארקערט, ווען דער גאז דרוק פאלט, פאלט אויך די אבסאלוטע טעמפעראטור פונעם גאז. ביי א קאנסטאנטן פארנעם, איז דער גאז דרוק גלייך פראפארציאנעל צו דער אבסאלוטער טעמפעראטור פונעם גאז. די באציאונג ווערט גערופן גיי-לוסאק'ס געזעץ. מאטעמאטיש:

דרוק ∝ טעמפּעראַטור → קאָנסטאַנטע באַנד

פּ ∝ ט → V קאָנסטאַנט

גיי-לוסאק'ס געזעץ קען אויך געשריבן ווערן אזוי:

די באַדייטונג פון גלייכונג 1 איז אַז ביי קאָנסטאַנטן באַנד (V), אויב דער דרוק (P) פון דעם גאַז ענדערט זיך, ענדערט זיך אויך די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור (T) פון דעם גאַז, אַזוי אַז דער רעזולטאַט פון פאַרגלייַך צווישן דרוק און אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור איז קאָנסטאַנט. מיט אַנדערע ווערטער, אויב דער גאַז דרוק וואַקסט, וואַקסט אויך די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור פון דעם גאַז, אָדער פאַרקערט, אויב דער גאַז דרוק פאַלט, פאַלט אויך די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור פון דעם גאַז, אַזוי אַז דער פאַרגלייַך צווישן דרוק און טעמפּעראַטור איז שטענדיק קאָנסטאַנט.

וואָס מען מיינט מיט דער אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור פֿון אַ גאַז איז די טעמפּעראַטור פֿון גאַז אויסגעדריקט אויף דער קעלווין סקאַלע. אויב די טעמפּעראַטור איז נאָך אויף דער צעלזיוס סקאַלע, דאַן קאָנווערטירט עס ערשט צו דער קעלווין סקאַלע.

עס איז וויכטיג צו באַמערקן אַז בויל'ס געזעץ, טשאַרלס'ס געזעץ, און גיי-לוסאַק'ס געזעץ צושטעלן גענויע רעזולטאַטן אויב דער גאַז דרוק און געדיכטקייט זענען נישט צו הויך. דערצו, די דריי געזעצן גילטן נאָר פֿאַר גאַזן וועמענס טעמפּעראַטורן זענען נישט נאָענט צו זייער קאָכן פּונקט.

באַזירט אויף דעם פאַקט, קען מען אויספירן אַז בויל'ס געזעץ, טשאַרלס'ס געזעץ, און גיי-לוסאַקס געזעץ קענען נישט ווערן אָנגעווענדט צו אַלע גאַז באַדינגונגען. ווײַל זיי קענען נישט ווערן אָנגעווענדט צו אַלע רעאַלע גאַז באַדינגונגען, דאַרפן מיר דעם באַגריף פון אַן אידעאַלן גאַז, אָדער אַ פּערפעקטן גאַז. דער אידעאַלער גאַז עקזיסטירט נישט אין וואָכעדיקן לעבן. אַן אידעאַלער גאַז איז בלויז אַן אידעאַלער מאָדעל, ענלעך צו די באַגריפן פון אַ שטייפֿן קערפּער און אַן אידעאַלער פליסיקייט. דעריבער, נעמען מיר אָן אַז די דריי גאַז געזעצן אויבן גילטן אונטער אַלע אידעאַלע גאַז באַדינגונגען.

ביים לייזן גאז געזעץ פראבלעמען, מוז טעמפעראטור אויסגעדריקט ווערן אויף דער קעלווין סקאלע. אויב דער גאז דרוק איז נאך אלץ א מעסט דרוק, קאנווערטירט עס ערשט צו אבסאלוטן דרוק. אבסאלוטער דרוק = אטמאספערישער דרוק + מאס דרוק r.