تعريف قوانين الغاز (من Boyle و Charles و Combined)

كانديلا روسيو باربيسان | ديسمبر. 2021
مهندس كيميائي

قانون بويل

أول واحد هو قانون لـ Boyle الذي يؤسس العلاقة بين حجم وضغط الغاز. في هذه الحالة ، من المعروف أن العلاقة بين كلا المتغيرين متناسبة عكسيًا: إذا زاد ضغط الغاز ، ينخفض ​​حجمه بشكل متناسب. وبالمثل ، إذا انخفض الضغط ، يزداد حجمه بشكل متناسب. وصحيح أيضًا: إذا زاد الحجم ، ينخفض ​​الضغط بشكل متناسب والعكس صحيح.

للقيام بذلك ، درس بويل سلوك الغاز في أنبوب "U" مملوء بالزئبق ، مع فتح أحد الطرفين والآخر مغلق. عند إضافة عطارد فوق مستوى النهاية المغلقة ، فإن حجم هواء المحاصرين عند هذه النهاية يتناسب مع إضافة الزئبق التي تمارس الضغط عليها في الطرف الآخر.

ولم يلاحظ Boyle الاتجاه فحسب ، بل قام أيضًا بقياس تلك الاختلافات ، واكتشاف ذلك ، على سبيل المثال ، إذا كان يتم ضغط الغاز عن طريق تقليل حجمه بمقدار النصف ، ويزداد الضغط إلى ضعف مبدئي.

لذلك يمكننا التعبير عما سبق على النحو التالي:

ص_أنا. الخامس_أنا = ص_F. الخامس_F

حيث يشير الحرف "i" إلى الحالة الأولية و "f" إلى الحالة النهائية.

وتجدر الإشارة إلى أن بويل درس هذا السلوك في غازات مؤمن حتى درجة الحرارة ثابت ، أي متساوي الحرارة.

تشارلز لو

جاء قانون تشارلز ليحدد العلاقة بين متغيرين آخرين ، درجة الحرارة وحجم الغاز. بهذه الطريقة ، وجد تشارلز التناسب المباشر الموجود بين درجة الحرارة وحجم كمية ثابتة من الغاز ، إذا كان هذا عند ضغط ثابت ، أي متساوي الضغط.

دعنا نعود إلى مثال مع عطارد. لنفترض أن هناك أنبوبًا به لمبة في أحد طرفيه ومفتوح للغلاف الجوي من الطرف الآخر ، وبهذه الطريقة ، يمكن لسدادة زئبقية أن تتحرك داخله. الآن ، يكون ضغط الغاز داخل المصباح دائمًا مساويًا للغلاف الجوي وضغط الغاز الإزاحة سيشير قابس الزئبق إلى الزيادة أو النقص في حجم الغاز مع تسخين الغاز أو تبريده.

دعنا نرى مثالًا محلي الصنع ، لنفترض أن لديك بالونًا منفوخًا وتعرض لانخفاض في درجة الحرارة ، فسنرى أن البالون يبدأ تلقائيًا في الانخفاض في الحجم. عندما يعود البالون إلى درجة الحرارة بيئةمرة أخرى ترتفع درجة الحرارة ويتمدد البالون. لذلك ، يتم توضيح العلاقة النسبية المباشرة الموجودة بين درجة الحرارة والحجم. في هذه الحالة ، عندما يسخن البالون ، تزداد درجة حرارة الجزيئات الموجودة بالداخل ويزداد الطاقة الحركية منهم أيضا. ينتج عن هذا زيادة في الخضوع ل يمارسون على جدران البالون ويتمدد البالون دون زيادة الضغط الداخلي إلى ما بعد الضغط الأولي.

لذلك ، يشير تشارلز إلى أن حجم أي غاز يتناسب طرديًا مع درجة حرارته بالدرجات الكلفينية إذا ظل الضغط ثابتًا.

قانون الغازات المركبة

إعادة التكيف ، من المعروف أن حجم الغاز يتناسب عكسياً مع ضغطه ويتناسب طرديًا مع درجة الحرارة. ومع ذلك ، درس تشارلز وبويل هذه السلوكيات من خلال الحفاظ على بعض المتغيرات ثابتة. لهذا السبب ، يعتبر تحديد أحد المتغيرات الثلاثة بصرف النظر عن الترتيب الذي يختلف به المتغيران الآخران. بمعنى أنه يمكنك أولاً تقدير حجم الغاز الناتج عن تغير الضغط ثم من تغير درجة الحرارة أو العكس.

هذا يعني أنه عندما يتغير الضغط ودرجة الحرارة في الغاز ، يمكن استخدام كلا القانونين بطريقة ما مستقل علاوة على ذلك ، يتناسب حجم الغاز عند درجة حرارة وضغط ثابتين بشكل مباشر مع عدد جزيئات الغاز.