Per amžius mokslininkai atrado dėsnius, paaiškinančius, kaip tokios savybės kaip tūris ir slėgis veikia dujų elgseną. Jūs kasdien matote bent vieno iš šių įstatymų - Boyle'o dėsnio - pritaikymą realiame gyvenime, galbūt niekada nežinodamas, kad laikotės svarbių mokslinių principų.
Molekulinis judesys, tūris ir futbolas
Pagal Charleso įstatymą tūrio padidėjimas yra proporcingas temperatūros padidėjimui, jei pastoviu slėgiu kaitinate fiksuotą dujų kiekį. Parodykite šį dėsnį stebėdami, kaip išpūstas futbolas, buvęs patalpose, mažėja, jei šalta diena jį išvedate į lauką. Propano platintojai naudojasi Karolio įstatymu, sumažindami temperatūrą iki -42,2 laipsnio Celsijaus laipsnis (-44 Fahrenheit) - veiksmas, kuris paverčia propaną skysčiu, kurį lengviau transportuoti ir parduotuvė. Propanas skystėja, nes krintant temperatūrai dujų molekulės artėja viena prie kitos ir tūris mažėja.
Kvėpavimas apsunkino mandagumą pagal Daltono įstatymą
Daltono įstatymas sako, kad dujų mišinio bendrasis slėgis yra lygus visų mišinyje esančių dujų sumai, kaip parodyta šioje lygtyje:
Šiame pavyzdyje daroma prielaida, kad mišinyje yra tik dvi dujos. Viena šio įstatymo pasekmė yra ta, kad deguonis sudaro 21 procentą viso atmosferos slėgio, nes jis sudaro 21 procentą atmosferos. Žmonės, kylantys į aukštus, bando kvėpuoti patiria Daltono dėsnį. Kai jie pakyla aukščiau, deguonies dalinis slėgis mažėja, kai bendras atmosferos slėgis mažėja pagal Daltono dėsnį. Deguoniui sunku patekti į kraują, kai sumažėja dujų dalinis slėgis. Tai atsitikus gali atsirasti hipoksija - rimta medicininė problema, galinti sukelti mirtį.
Stebina Avogadro dėsnio pasekmės
Amadeo Avogadro 1811 m. Pateikė įdomių pasiūlymų, kurie dabar suformuluoja Avogadro įstatymą. Jame teigiama, kad vienose dujose yra tas pats molekulių skaičius, kaip ir kitose vienodo tūrio dujose, esant vienodai temperatūrai ir slėgiui. Tai reiškia, kad kai padvigubinate ar patrigubinate dujų molekules, tūris padvigubėja arba patrigubėja, jei slėgis ir temperatūra išlieka pastovūs. Dujų masės nebus vienodos, nes jų molekulinė masė skiriasi. Šis įstatymas teigia, kad oro balionas ir identiškas balionas, kuriame yra helio, nesveria to paties nes oro molekulės, kurias pirmiausia sudaro azotas ir deguonis, turi daugiau masės nei helis molekulės.
Atvirkštinio slėgio santykių magija
Robertas Boyle'as taip pat ištyrė intriguojančius tūrio, slėgio ir kitų dujų savybių ryšius. Pagal jo įstatymą dujų slėgis ir jo tūris yra pastovus, jei dujos veikia kaip idealios dujos. Tai reiškia, kad po to, kai sureguliuojate vieną iš šių savybių, dujų slėgis ir jo tūris vienu momentu prilygsta slėgio ir tūrio kitam momentui. Ši lygtis iliustruoja šį ryšį:
P_1V_1 = P_2V_2
Idealiose dujose kinetinė energija apima visą dujų vidinę energiją ir, pasikeitus šiai energijai, įvyksta temperatūros pokytis. (žr. 6 apibrėžimo pirmąją pastraipą dėl šio apibrėžimo). Šio įstatymo principai paliečia kelias realaus gyvenimo sritis. Pavyzdžiui, įkvėpus, jūsų diafragma padidina plaučių tūrį. Boyle'io įstatymas teigia, kad plaučių slėgis mažėja, todėl atmosferos slėgis užpildo plaučius oru. Atvirkščiai atsitinka iškvėpus. Švirkštas užpildomas tuo pačiu principu, traukdami stūmoklį, švirkšto tūris padidėja, todėl viduje atitinkamai sumažėja slėgis. Kadangi skystis yra atmosferos slėgio, jis patenka į žemo slėgio zoną švirkšto viduje.