През вековете учените са открили закони, които обясняват как свойства като обем и налягане влияят върху поведението на газовете. Ежедневно ставате свидетели на прилагането на поне един от тези закони - закона на Бойл, може би без никога да знаете, че спазвате важни научни принципи в действие.
Молекулярно движение, обем и футболни топки
Според закона на Чарлз увеличаването на обема е пропорционално на повишаването на температурата, ако нагрявате фиксирано количество газ при постоянно налягане. Демонстрирайте този закон, като наблюдавате как напомпаният футбол, който е бил на закрито, намалява, ако го изнесете навън в студен ден. Дистрибуторите на пропан се възползват от закона на Чарлз, като понижават температурата до -42,2 градуса Целзий (-44 по Фаренхайт) - действие, което превръща пропана в течност, която е по-лесна за транспортиране и магазин. Пропанът се втечнява, тъй като с падане на температурата молекулите на газа се сближават и обемът намалява.
Дишането е затруднено с любезното съдействие на закона на Далтън
Законът на Далтън казва, че общото налягане на газовата смес се равнява на сумата от всички газове, съдържащи се в сместа, както е показано в следното уравнение:
Този пример предполага, че в сместа съществуват само два газа. Едно от последствията от този закон е, че кислородът представлява 21 процента от общото налягане на атмосферата, тъй като съставлява 21 процента от атмосферата. Хората, които се изкачват на голяма надморска височина, изпитват закона на Далтън, когато се опитват да дишат. С изкачването им по-високо парциалното налягане на кислорода намалява, тъй като общото атмосферно налягане намалява в съответствие със закона на Далтън. Кислородът трудно преминава в кръвта, когато парциалното налягане на газа намалява. Хипоксия, сериозен медицински проблем, който потенциално води до смърт, може да възникне, когато това се случи.
Изненадващи последици от закона на Авогадро
Амадео Авогадро направи интересни предложения през 1811 г., които сега формулират закона на Авогадро. Той гласи, че един газ съдържа същия брой молекули като друг газ с еднакъв обем при същата температура и налягане. Това означава, че когато удвоите или утроите молекулите на даден газ, обемът се удвоява или утроява, ако налягането и температурата останат постоянни. Масите на газовете няма да бъдат еднакви, тъй като те имат различни молекулни тегла. Този закон гласи, че въздушен балон и идентичен балон, съдържащ хелий, не тежат еднакво тъй като молекулите на въздуха - състоящи се предимно от азот и кислород - имат по-голяма маса от хелия молекули.
Магията на връзките с обратен натиск
Робърт Бойл също изучава интригуващите връзки между обема, налягането и другите газови свойства. Според неговия закон налягането на газа, умножено по неговия обем, е константа, ако газът функционира като идеален газ. Това означава, че налягането на газа, умножено по обем в един момент, се равнява на неговото налягане по обем в друг, след като настроите едно от тези свойства. Следното уравнение илюстрира тази връзка:
P_1V_1 = P_2V_2
В идеалните газове кинетичната енергия обхваща цялата вътрешна енергия на газа и се променя температурата, ако тази енергия се промени. (препратка 6, първи параграф относно това определение). Принципите на този закон засягат няколко области в реалния живот. Например, когато вдишвате, диафрагмата ви увеличава обема на белите дробове. Законът на Бойл твърди, че белодробното налягане намалява, което кара атмосферното налягане да запълни белите дробове с въздух. Обратното се случва, когато издишвате. Спринцовката се пълни, използвайки същия принцип, издърпайте буталото и обемът на спринцовката се увеличава, причинявайки съответно намаляване на налягането вътре. Тъй като течността е под атмосферно налягане, тя се влива в зоната с ниско налягане вътре в спринцовката.
