Gāzes likumu definīcija (no Boyle, Charles un Combined)

Candela Rocío Barbisan | decembris 2021
Ķīmijas inženieris

Boila likums

Pirmais ir Likums Boila, kas nosaka saistību starp gāzes tilpumu un spiedienu. Šajā gadījumā ir zināms, ka attiecības starp abiem mainīgajiem ir apgriezti proporcionālas: ja gāzes spiediens palielinās, tās tilpums proporcionāli samazinās. Tāpat, ja spiediens samazinās, tā tilpums proporcionāli palielinās. Un tā ir arī taisnība, ka: ja tilpums palielinās, spiediens proporcionāli samazinās un otrādi.

Lai to izdarītu, Boils pētīja gāzes uzvedību "U" caurulē, kas piepildīta ar dzīvsudrabu, ar vienu galu atvērtu un otru aizvērtu. Kad dzīvsudrabs tiek pievienots virs slēgtā gala līmeņa, apjoms gaiss noķertais daudzums samazinās proporcionāli dzīvsudraba piedevai, kas uz to izdara spiedienu otrā galā.

Un Boils ne tikai novēroja tendenci, bet arī kvantificēja šīs variācijas, atklājot, ka, piemēram, ja gāzi saspiež, samazinot tās tilpumu uz pusi, spiediens tiks palielināts līdz divas reizes sākotnējā.

Tāpēc iepriekš minēto varam izteikt šādi:

P_i. V_i = P_F. V_F

Kur "i" attiecas uz sākotnējo stāvokli un "f" uz beigu stāvokli.

Jāatzīmē, ka Boils pētīja šo uzvedību gāzes aizslēgts līdz temperatūra konstanti, tas ir, izotermiski.

Čārlza likums

Kārļa likums definēja attiecības starp diviem citiem mainīgajiem lielumiem, temperatūru un gāzes tilpumu. Tādā veidā Čārlzs atrada proporcionalitāte tieša, kas pastāv starp temperatūru un noteikta gāzes daudzuma tilpumu, ja tas ir nemainīgā spiedienā, tas ir, izobāri.

Atgriezīsimies pie piemēra ar Mercury. Pieņemsim, ka caurulei, kuras vienā galā ir spuldze, bet otrā galā tā ir atvērta atmosfērai, tādā veidā tajā var pārvietoties dzīvsudraba aizbāznis. Tagad gāzes spiediens spuldzes iekšpusē vienmēr ir vienāds ar atmosfēras spiedienu un pārvietošanās Dzīvsudraba spraudnis norāda uz gāzes tilpuma palielināšanos vai samazināšanos, kad gāze tiek uzkarsēta vai atdzesēta.

Apskatīsim paštaisītu piemēru, pieņemsim, ka jums ir piepūsts balons un tas ir pakļauts temperatūras pazemināšanai, mēs redzēsim, ka balona tilpums automātiski sāk samazināties. Kad balons ir atgriezts temperatūrā vide, atkal temperatūra paaugstinās un balons izplešas. Tāpēc tiek parādīta tieši proporcionālā attiecība, kas pastāv starp temperatūru un tilpumu. Šajā gadījumā, balonam uzkarstot, tajā esošo daļiņu temperatūra paaugstinās un Kinētiskā enerģija no viņiem arī dara. Tas rada pieaugumu spēks Tie iedarbojas uz balona sienām, un balons izplešas, nepalielinot iekšējo spiedienu virs sākotnējā spiediena.

Tāpēc Čārlzs norāda, ka jebkuras gāzes tilpums ir tieši proporcionāls tās temperatūrai Kelvina grādos, ja spiediens tiek uzturēts nemainīgs.

Kombinētās gāzes likums

Rezumējot, ir zināms, ka gāzes tilpums ir apgriezti proporcionāls tās spiedienam un tieši proporcionāls temperatūrai. Tomēr Čārlzs un Boils pētīja šo uzvedību, saglabājot dažus mainīgos lielumus nemainīgus. Šī iemesla dēļ tiek uzskatīts par vienlīdz derīgu noteikt vienu no trim mainīgajiem neatkarīgi no secības, kādā mainās pārējie divi. Tas nozīmē, ka vispirms varat novērtēt gāzes tilpumu no spiediena izmaiņām un pēc tam no temperatūras izmaiņām vai otrādi.

Tas nozīmē, ka, mainoties spiedienam un temperatūrai gāzē, abus likumus var izmantot savā veidā neatkarīgi un turklāt gāzes tilpums nemainīgā temperatūrā un spiedienā ir tieši proporcionāls skaitam gāzes daļiņas.