Dujų įstatymų apibrėžimas (iš Boyle, Charles ir Combined)

Candela Rocío Barbisan | gruod. 2021
Chemijos inzinierius

Boyle'o dėsnis

Pirmasis yra Teisė Boyle'o, kuris nustato ryšį tarp dujų tūrio ir slėgio. Šiuo atveju žinoma, kad ryšys tarp abiejų kintamųjų yra atvirkščiai proporcingas: jei dujų slėgis didėja, jų tūris proporcingai mažėja. Panašiai, jei slėgis mažėja, jo tūris proporcingai didėja. Taip pat tiesa: jei tūris didėja, slėgis proporcingai mažėja ir atvirkščiai.

Norėdami tai padaryti, Boyle'as ištyrė dujų elgseną „U“ vamzdyje, užpildytame gyvsidabriu, kurio vienas galas atidarytas, o kitas uždarytas. Kai gyvsidabris pridedamas virš uždaro galo lygio, jo tūris oro įstrigęs tame gale mažėja proporcingai gyvsidabrio priedui, kuris daro spaudimą kitame gale.

Ir Boyle'as ne tik stebėjo tendenciją, bet ir kiekybiškai įvertino tuos variantus, sužinodamas, kad, pavyzdžiui, dujos suspaudžiamos sumažinus jų tūrį per pusę, slėgis padidės iki dvigubai didesnio pradinė.

Todėl aukščiau išdėstytą galime išreikšti taip:

P_i. V_i = P_F. V_F

Kur „i“ reiškia pradinę būseną, o „f“ – galutinę būseną.

Reikėtų pažymėti, kad Boyle'as tyrinėjo šį elgesį dujų užrakintas iki temperatūros konstanta, tai yra izotermiškai.

Charles Law

Charleso įstatymas apibrėžė ryšį tarp dviejų kitų kintamųjų – temperatūros ir dujų tūrio. Tokiu būdu Charlesas rado proporcingumo tiesioginis, esantis tarp temperatūros ir fiksuoto dujų kiekio tūrio, jei jis yra pastovaus slėgio, ty izobariškai.

Grįžkime prie pavyzdžio su Mercury. Tarkime, kad vamzdis, kurio viename gale yra lemputė, o kitame gale yra atvira atmosferai, tokiu būdu jo viduje gali judėti gyvsidabrio kamštis. Dabar dujų slėgis lemputės viduje visada yra lygus atmosferiniam ir poslinkis Gyvsidabrio kamštis parodys dujų tūrio padidėjimą arba sumažėjimą, kai dujos šildomos arba vėsinamos.

Pažiūrėkime naminį pavyzdį, tarkime, kad turite pripūstą balioną ir jį veikia temperatūros sumažėjimas, pamatysime, kad baliono tūris automatiškai pradeda mažėti. Kai balionas grįžta į temperatūrą aplinką, vėl temperatūra pakyla ir balionas plečiasi. Todėl parodomas tiesiogiai proporcingas ryšys tarp temperatūros ir tūrio. Šiuo atveju, kai balionas įkaista, viduje esančių dalelių temperatūra pakyla ir Kinetinė energija iš jų taip pat daro. Tai sukelia padidėjimą stiprumas Jie veikia baliono sieneles ir balionas plečiasi, nepadidindamas vidinio slėgio viršijančio pradinį slėgį.

Todėl Charlesas nurodo, kad bet kokių dujų tūris yra tiesiogiai proporcingas jų temperatūrai Kelvino laipsniais, jei slėgis yra pastovus.

Kombinuotas dujų įstatymas

Apibendrinant, žinoma, kad dujų tūris yra atvirkščiai proporcingas jų slėgiui ir tiesiogiai proporcingas temperatūrai. Tačiau Charlesas ir Boyle'as tyrinėjo šį elgesį laikydami kai kuriuos kintamuosius pastovius. Dėl šios priežasties vienodai teisinga yra nustatyti vieną iš trijų kintamųjų, neatsižvelgiant į tai, kokia tvarka kiti du kinta. Tai reiškia, kad pirmiausia galite įvertinti dujų tūrį pasikeitus slėgiui, o paskui pagal temperatūros pokyčius arba atvirkščiai.

Tai reiškia, kad pasikeitus slėgiui ir temperatūrai dujose, abu dėsniai gali būti naudojami tam tikru būdu nepriklausomas, be to, pastovios temperatūros ir slėgio dujų tūris yra tiesiogiai proporcingas skaičiui dujų dalelių.