Визначення газових законів (від Бойла, Чарльза та комбінованого)

Кандела Росіо Барбісан | груд. 2021
Інженер-хімік

Закон Бойля

Перший з них Закон Бойля, який встановлює зв'язок між об'ємом і тиском газу. У цьому випадку відомо, що зв’язок між обома змінними обернено пропорційна: якщо тиск газу збільшується, його об’єм пропорційно зменшується. Так само, якщо тиск зменшується, його об’єм пропорційно збільшується. І вірно також, що: якщо обсяг збільшується, то тиск пропорційно зменшується і навпаки.

Для цього Бойль досліджував поведінку газу в трубці «U», заповненій ртуттю, з одним кінцем відкритим, а іншим закритим. Коли ртуть додається вище рівня закритого кінця, обсяг повітря затримка на цьому кінці зменшується пропорційно доданню ртуті, яке чинить тиск на нього на іншому кінці.

І Бойл не тільки спостерігав за тенденцією, але й кількісно оцінив ці варіації, виявивши, що, наприклад, якщо Якщо газ стискається, зменшуючи його об’єм вдвічі, тиск буде збільшено вдвічі початковий.

Отже, вищесказане можна висловити так:

п_я. В_я = П_Ф. В_Ф

Де "i" відноситься до початкового стану, а "f" - до кінцевого стану.

Слід зазначити, що Бойл вивчав цю поведінку в газів замкнений до температура постійний, тобто ізотермічний.

Чарльз Лоу

Закон Чарльза визначив зв’язок між двома іншими змінними, температурою та об’ємом газу. Таким чином, Чарльз знайшов пропорційність прямий, який існує між температурою та об’ємом фіксованої кількості газу, якщо він знаходиться при постійному тиску, тобто ізобарно.

Повернемося до прикладу з Меркурієм. Припустимо, що трубка має колбу на одному кінці, а на іншому кінці відкрита для атмосфери, таким чином, ртутна пробка може рухатися всередині неї. Тепер тиск газу всередині колби завжди дорівнює атмосферному та зміщення Ртутна пробка буде вказувати на збільшення або зменшення об’єму газу при нагріванні або охолодженні газу.

Давайте подивимося на саморобний приклад, припустимо, у вас надута повітряна куля і вона піддається зниженню температури, ми побачимо, що повітряна куля автоматично починає зменшуватися в об’ємі. Коли повітряна куля повертається до температури середовище, знову підвищується температура і повітряна куля розширюється. Таким чином, продемонстровано прямо пропорційний зв’язок, який існує між температурою та об’ємом. У цьому випадку, коли балон нагрівається, температура частинок всередині збільшується і Кінетична енергія з них також робить. Це призводить до збільшення міцність Вони впливають на стінки балона, і балон розширюється, не підвищуючи внутрішній тиск понад початковий.

Тому Чарльз зазначає, що об’єм будь-якого газу прямо пропорційний його температурі в градусах Кельвіна, якщо тиск підтримується постійним.

Комбінований газовий закон

Резюмуючи, відомо, що об’єм газу обернено пропорційний його тиску і прямо пропорційний температурі. Однак Чарльз і Бойл вивчали цю поведінку, зберігаючи деякі змінні незмінними. Через це вважається однаково дійсним визначення однієї з трьох змінних незалежно від порядку, в якому змінюються дві інші. Тобто спочатку можна оцінити об’єм газу по зміні тиску, а потім по зміні температури, або навпаки.

Це означає, що коли тиск і температура змінюються в газі, обидва закони можуть бути використані певним чином незалежний і, крім того, об'єм газу при постійній температурі і тиску прямо пропорційний кількості частинки газу.