საუკუნეების განმავლობაში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს კანონები, რომლებიც განმარტავს, თუ როგორ მოქმედებს ისეთი თვისებები, როგორიცაა მოცულობა და წნევა გაზების ქცევაზე. თქვენ ყოველდღიურად შეესწრებით ამგვარი კანონის ერთ – ერთ მინიმუმს - ბოილის კანონს, ალბათ ისე, რომ არასდროს იცით, რომ მნიშვნელოვან მეცნიერულ პრინციპებს იცავთ.
მოლეკულური მოძრაობა, მოცულობა და ფეხბურთი
ჩარლზის კანონის თანახმად, მოცულობის ზრდა ტემპერატურის ზრდის პროპორციულია, თუ მუდმივი წნევის დროს გაზის ფიქსირებულ რაოდენობას გაცხელებთ. აჩვენეთ ეს კანონი იმის დაკვირვებით, როგორ იკლებს გაბერილი ფეხბურთი, რომელიც შენობაში იყო, თუ ცივ დღეს გაატარებთ გარეთ. პროპანის დისტრიბუტორები ისარგებლებენ ჩარლზის კანონით ტემპერატურის შემცირებით -42,2 გრადუსამდე ცელსიუსი (-44 ფარენგეიტი) - მოქმედება, რომელიც პროპანს გარდაქმნის სითხეში, რომლის ტრანსპორტირება უფრო ადვილია და მაღაზია პროპანი თხევადი ხდება, რადგან ტემპერატურის დაცემისთანავე აირის მოლეკულები უახლოვდება ერთმანეთს და მოცულობა იკლებს.
სუნთქვა გაძნელებულია დალტონის კანონის თავაზიანობით
დალტონის კანონი ამბობს, რომ გაზის ნარევის მთლიანი წნევა უდრის ნარევში შემავალი ყველა აირის ჯამს, როგორც ნაჩვენებია შემდეგ განტოლებაში:
ეს მაგალითი მიიჩნევს, რომ ნარევში მხოლოდ ორი გაზეთი არსებობს. ამ კანონის ერთ-ერთი შედეგია ის, რომ ჟანგბადი ატმოსფეროს მთლიანი წნევის 21 პროცენტს შეადგენს, რადგან ის ატმოსფეროს 21 პროცენტს შეადგენს. ადამიანები, რომლებიც მაღალ სიმაღლეზე ადის, განიცდიან დალტონის კანონს, როდესაც სუნთქვას ცდილობენ. უფრო მაღლა ასვლისას დალტონის კანონის შესაბამისად ჟანგბადის ნაწილობრივი წნევა იკლებს, რადგან საერთო ატმოსფერული წნევა იკლებს. ჟანგბადს უჭირს სისხლში მოხვედრა, როდესაც აირის ნაწილობრივი წნევა მცირდება. ჰიპოქსია, სერიოზული სამედიცინო პრობლემა, რომელსაც შესაძლოა სიკვდილი მოჰყვეს, შეიძლება მოხდეს, როდესაც ეს მოხდება.
ავოგადროს კანონის გასაკვირი შედეგები
ამადეო ავოგადრომ საინტერესო წინადადებები გააკეთა 1811 წელს, რომლებიც ახლა აყალიბებს ავოგადროს კანონს. მასში ნათქვამია, რომ ერთი გაზი შეიცავს იმავე რაოდენობის მოლეკულას, როგორც იგივე გაზის იგივე ტემპერატურასა და წნევაზე. ეს ნიშნავს, რომ გაზის მოლეკულების გაორმაგებისა და გასამმაგებისას, წნევა და ტემპერატურა მუდმივი რჩება, ორჯერ ან სამჯერ იზრდება მოცულობა. გაზების მასები არ იქნება იგივე, რადგან მათ აქვთ სხვადასხვა მოლეკულური წონა. ამ კანონის თანახმად, საჰაერო ბუშტი და იდენტური ბუშტი, რომელიც შეიცავს ჰელიუმს, არ იწონის ერთნაირს რადგან ჰაერის მოლეკულებს - ძირითადად აზოტისა და ჟანგბადისგან შედგება - ჰელიუმზე მეტი მასა აქვთ მოლეკულები.
შებრუნებული წნევის ურთიერთობების მაგია
რობერტ ბოილმა ასევე შეისწავლა დამაინტრიგებელი ურთიერთობები მოცულობას, წნევას და სხვა გაზის თვისებებს შორის. მისი კანონის თანახმად, გაზის წნევა თავის მოცულობას გამრავლებულია, თუ გაზი იდეალური გაზის მსგავსად ფუნქციონირებს. ეს ნიშნავს, რომ გაზის წნევის ჯერ მოცულობა ერთ წამში უდრის მისი წნევის ჯერ მოცულობას მეორეზე მას შემდეგ, რაც თქვენ მოასწორებთ ერთ-ერთ ამ თვისებას. შემდეგი განტოლება ასახავს ამ ურთიერთობას:
P_1V_1 = P_2V_2
იდეალურ გაზებში, კინეტიკური ენერგია მოიცავს გაზის ყველა შინაგან ენერგიას და ამ ენერგიის შეცვლის შემთხვევაში ხდება ტემპერატურის ცვლილება. (მითითება 6, პირველი პუნქტი ამ განმარტებასთან დაკავშირებით). ამ კანონის პრინციპები ეხება რამდენიმე სფეროს რეალურ ცხოვრებაში. მაგალითად, ინჰალაციის დროს თქვენი დიაფრაგმა ზრდის ფილტვების მოცულობას. ბოილის კანონი ადგენს, რომ ფილტვების წნევა მცირდება, რის გამოც ატმოსფერული წნევა ფილტვებს ჰაერით ავსებს. პირიქით ხდება, როდესაც ამოისუნთქავთ. შპრიცი ივსება იმავე პრინციპის გამოყენებით, გაიყვანეთ მისი დგუში და შპრიცის მოცულობა იზრდება, რაც იწვევს წნევის შემცირებას შიგნით. იმის გამო, რომ თხევადი არის ატმოსფერული წნევა, იგი ჩაედინება შპრიცის დაბალი წნევის არეში.