Definícia zákonov o plyne (od Boyla, Charlesa a kombinovaných)

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Chemický inžinier

Boyleov zákon

Prvým z nich je zákon Boyle, ktorý stanovuje vzťah medzi objemom a tlakom plynu. V tomto prípade je známe, že vzťah medzi oboma premennými je nepriamo úmerný: ak sa tlak plynu zvyšuje, jeho objem sa úmerne zmenšuje. Podobne, ak tlak klesá, jeho objem sa úmerne zvyšuje. A tiež platí, že: ak sa zväčší objem, úmerne sa zníži tlak a naopak.

Aby to bolo možné urobiť, Boyle študoval správanie plynu v "U" trubici naplnenej ortuťou, s jedným koncom otvoreným a druhým uzavretým. Keď sa ortuť pridá nad úroveň uzavretého konca, objem vzduchu zachytený na tomto konci klesá úmerne s prídavkom ortuti, ktorý naň vyvíja tlak na druhom konci.

A Boyle nielen pozoroval trend, ale tieto variácie aj kvantifikoval, pričom zistil, že napríklad ak a plyn sa stlačí zmenšením jeho objemu na polovicu, tlak sa zvýši na dvojnásobok počiatočné.

Preto môžeme vyššie uvedené vyjadriť takto:

P_i. V_i = P_F. V_F

Kde "i" sa vzťahuje na počiatočný stav a "f" na konečný stav.

Treba poznamenať, že Boyle študoval toto správanie v r plynov zamknutý do teplota konštantný, teda izotermický.

Charles Law

Charlesov zákon definoval vzťah medzi dvoma ďalšími premennými, teplotou a objemom plynu. Týmto spôsobom Charles našiel proporcionality priamy, ktorý existuje medzi teplotou a objemom pevného množstva plynu, ak je tento pri konštantnom tlaku, to znamená izobaricky.

Vráťme sa k príkladu s Merkúrom. Predpokladajme, že trubica, ktorá má na jednom konci žiarovku a na druhom konci je otvorená do atmosféry, týmto spôsobom sa v nej môže pohybovať ortuťová zátka. Teraz sa tlak plynu vo vnútri banky vždy rovná atmosférickému tlaku posunutie Ortuťová zátka bude indikovať zvýšenie alebo zníženie objemu plynu pri zahrievaní alebo ochladzovaní plynu.

Pozrime sa na domáci príklad, predpokladajme, že máte nafúknutý balónik a ten je vystavený poklesu teploty, uvidíme, že balón začne automaticky zmenšovať svoj objem. Keď sa balón vráti na teplotu životné prostredie, opäť sa zvýši teplota a balón sa roztiahne. Preto je demonštrovaný priamo úmerný vzťah, ktorý existuje medzi teplotou a objemom. V tomto prípade, keď sa balón zahreje, teplota častíc vo vnútri sa zvýši a Kinetická energia z nich tiež robí. To vedie k zvýšeniu silu Pôsobia na steny balónika a balónik sa roztiahne bez zvýšenia vnútorného tlaku nad počiatočný tlak.

Preto Charles poukazuje na to, že objem akéhokoľvek plynu je priamo úmerný jeho teplote v stupňoch Kelvina, ak je tlak udržiavaný konštantný.

Zákon o združenom plyne

Pri rekapitulácii je známe, že objem plynu je nepriamo úmerný jeho tlaku a priamo úmerný teplote. Charles a Boyle však študovali toto správanie tak, že niektoré premenné udržiavali konštantné. Z tohto dôvodu sa považuje za rovnako platné určiť jednu z troch premenných bez ohľadu na poradie, v ktorom sa ostatné dve menia. To znamená, že najskôr môžete odhadnúť objem plynu zo zmeny tlaku a potom zo zmeny teploty alebo naopak.

To znamená, že pri zmene tlaku a teploty v plyne možno použiť oba zákony nezávislý a navyše objem plynu pri konštantnej teplote a tlaku je priamo úmerný počtu častice plynu.