Определение законов о газе (от Бойля, Чарльза и комбинированного)

Кандела Росио Барбизан | Декабрь 2021
Инженер-химик

Закон Бойля

Первый - это Закон Бойля, устанавливающего связь между объемом и давлением газа. В этом случае известно, что связь между обеими переменными обратно пропорциональна: если давление газа увеличивается, его объем пропорционально уменьшается. Точно так же, если давление уменьшается, его объем пропорционально увеличивается. Верно и то, что: если объем увеличивается, давление пропорционально падает, и наоборот.

Для этого Бойль изучил поведение газа в U-образной трубке, заполненной ртутью, с одним открытым и закрытым концом. Когда ртуть добавляется выше уровня закрытого конца, объем воздух захваченный на этом конце уменьшается пропорционально добавлению ртути, которое оказывает давление на него на другом конце.

И Бойль не только наблюдал за тенденцией, но и количественно оценил эти вариации, обнаружив, что, например, если газ сжимается за счет уменьшения его объема вдвое, давление повышается до двукратного исходный.

Следовательно, мы можем выразить вышесказанное следующим образом:

п_я. V_я = P_F. V_F

Где «i» относится к начальному состоянию, а «f» - к конечному состоянию.

Следует отметить, что Бойль изучал это поведение в газы заперт в температура постоянная, то есть изотермическая.

Чарльз Лоу

Закон Чарльза определил взаимосвязь между двумя другими переменными, температурой и объемом газа. Таким образом, Чарльз нашел соразмерность прямой, который существует между температурой и объемом фиксированного количества газа, если он находится под постоянным давлением, то есть изобарически.

Вернемся к примеру с Меркурием. Предположим, что трубка имеет колбу на одном конце и открытую для атмосферы на другом конце. Таким образом, внутри нее может перемещаться ртутная пробка. Теперь давление газа внутри баллона всегда равно атмосферному, и смещение Ртутная пробка будет указывать на увеличение или уменьшение объема газа по мере того, как газ нагревается или охлаждается.

Давайте посмотрим на самодельный пример. Предположим, у вас есть надутый воздушный шар и он подвергается понижению температуры. Мы увидим, что воздушный шар автоматически начинает уменьшаться в объеме. Когда баллон возвращается к температуре среда, снова температура повышается, и воздушный шар расширяется. Таким образом, демонстрируется прямо пропорциональная зависимость между температурой и объемом. В этом случае, когда баллон нагревается, температура частиц внутри увеличивается и Кинетическая энергия из них тоже делает. Это приводит к увеличению сила Они воздействуют на стенки баллона, и баллон расширяется, не увеличивая внутреннее давление сверх начального давления.

Поэтому Чарльз указывает, что объем любого газа прямо пропорционален его температуре в градусах Кельвина, если давление поддерживается постоянным.

Закон о комбинированном газе

Резюмируя, известно, что объем газа обратно пропорционален его давлению и прямо пропорционален температуре. Однако Чарльз и Бойл изучали такое поведение, сохраняя некоторые переменные постоянными. Из-за этого считается одинаково правильным определять одну из трех переменных независимо от порядка, в котором изменяются две другие. То есть вы можете сначала оценить объем газа по изменению давления, а затем по изменению температуры, или наоборот.

Это означает, что при изменении давления и температуры в газе оба закона могут использоваться следующим образом: независимо и, кроме того, объем газа при постоянной температуре и давлении прямо пропорционален количеству частицы газа.