Az évszázadok során a tudósok olyan törvényeket fedeztek fel, amelyek elmagyarázzák, hogy az olyan tulajdonságok, mint a térfogat és a nyomás, hogyan befolyásolják a gázok viselkedését. E törvények legalább egyikének - a Boyle-törvénynek - a valós életben való szemtanúja lehetsz naponta, talán anélkül, hogy tudnád, hogy fontos tudományos alapelveket tartasz be működés közben.
Molekuláris mozgás, hangerő és labdarúgás
Károly törvénye szerint a térfogat-növekedés arányos a hőmérséklet-növekedéssel, ha állandó mennyiségű gázt melegít állandó nyomáson. Mutassa be ezt a törvényt annak megfigyelésével, hogy a felfújt futball, amely bent volt, kisebb lesz, ha egy hideg napon kiviszi. A propán-forgalmazók kihasználják Károly törvényét azáltal, hogy a hőmérsékletet -42,2 fokra csökkentik Celsius (-44 Fahrenheit) - egy olyan művelet, amely átalakítja a propánt folyadékká, amelyet könnyebb szállítani és bolt. A propán cseppfolyósodik, mert a hőmérséklet csökkenésével a gáz molekulái közelebb kerülnek egymáshoz, és a térfogat csökken.
A légzés nehézzé vált Dalton törvényének jóvoltából
Dalton törvénye szerint a gázkeverék teljes nyomása megegyezik a keverékben lévő összes gáz összegével, amint azt a következő egyenlet mutatja:
Ez a példa azt feltételezi, hogy csak két gáz létezik a keverékben. Ennek a törvénynek az egyik következménye, hogy az oxigén adja a légkör teljes nyomásának 21% -át, mivel ez a légkör 21% -át teszi ki. A magasba emelkedő emberek megtapasztalják Dalton törvényét, amikor megpróbálnak lélegezni. Amint magasabbra emelkednek, az oxigén parciális nyomása csökken, amint a teljes légköri nyomás csökken Dalton törvényének megfelelően. Az oxigén nehezen jut be a véráramba, amikor a gáz résznyomása csökken. Ennek bekövetkezésekor súlyos oxigénhiány, súlyos halálesetet okozó orvosi probléma fordulhat elő.
Az Avogadro-törvény meglepő következményei
Amadeo Avogadro 1811-ben érdekes javaslatokat tett, amelyek most megfogalmazzák Avogadro törvényét. Kimondja, hogy az egyik gáz ugyanannyi molekulát tartalmaz, mint egy másik, azonos térfogatú, azonos hőmérsékletű és nyomású gáz. Ez azt jelenti, hogy amikor egy gáz molekuláját megduplázza vagy megháromszorozza, a térfogat megduplázódik vagy megháromszorozódik, ha a nyomás és a hőmérséklet állandó marad. A gázok tömege nem lesz azonos, mivel eltérő a molekulatömegük. Ez a törvény szerint a léggömb és a héliumot tartalmazó azonos léggömb súlya nem azonos mert a légmolekulák - amelyek elsősorban nitrogénből és oxigénből állnak - nagyobb tömegűek, mint a hélium molekulák.
Az inverz nyomásviszonyok varázsa
Robert Boyle tanulmányozta a térfogat, a nyomás és az egyéb gáz tulajdonságok közötti érdekes kapcsolatokat is. Törvénye szerint a gáz nyomásának és a térfogatának a szorosa állandó, ha a gáz ideális gázként működik. Ez azt jelenti, hogy egy gáz nyomásának és a térfogatának az egyik pillanatban megegyezik a nyomás és a másik térfogatával, miután beállította ezen tulajdonságok egyikét. A következő egyenlet szemlélteti ezt a kapcsolatot:
P_1V_1 = P_2V_2
Ideális gázokban a kinetikus energia magában foglalja a gáz összes belső energiáját, és hőmérsékletváltozás következik be, ha ez az energia megváltozik. (a 6. hivatkozás első bekezdése átfogalmazza ezt a meghatározást). E törvény alapelvei a való élet számos területét érintik. Például belégzéskor a rekeszizma megnöveli a tüdejének térfogatát. Boyle törvénye szerint a tüdő nyomása csökken, emiatt a légköri nyomás kitölti a tüdőt levegővel. Kilégzéskor fordítva történik. Egy fecskendő ugyanezen elv alapján tölti meg a dugattyút, és a fecskendő térfogata növekszik, ami megfelelő nyomáscsökkenést okoz a belső részen. Mivel a folyadék légköri nyomáson van, a fecskendő belsejében lévő alacsony nyomású területre áramlik.