Gadsimtu gaitā zinātnieki ir atklājuši likumus, kas izskaidro, kā tādas īpašības kā tilpums un spiediens ietekmē gāzu uzvedību. Jūs katru dienu esat liecinieks vismaz viena no šiem likumiem - Boila likumam - dzīvē, iespējams, nekad nezinot, ka darbībā ievērojat svarīgus zinātniskos principus.
Molekulārā kustība, tilpums un futbols
Saskaņā ar Čārlza likumu tilpuma palielināšanās ir proporcionāla temperatūras paaugstināšanai, ja jūs sildāt fiksētu gāzes daudzumu nemainīgā spiedienā. Parādiet šo likumu, novērojot, kā piepūsts futbols, kas ir bijis telpās, kļūst mazāks, ja aukstā dienā to izvedat laukā. Propāna izplatītāji izmanto Čārlza likuma priekšrocības, pazeminot temperatūru līdz -42,2 grādiem Celsija (-44 Fārenheita) - darbība, kas propānu pārvērš šķidrumā, kuru ir vieglāk transportēt un veikalā. Propāns sašķidrinās, jo, pazeminoties temperatūrai, gāzes molekulas tuvojas viena otrai un tilpums samazinās.
Elpošana apgrūtināja Daltona likuma pieklājību
Daltona likums saka, ka gāzes maisījuma kopējais spiediens ir vienāds ar visu maisījumā esošo gāzu summu, kā parādīts šādā vienādojumā:
Šajā piemērā tiek pieņemts, ka maisījumā pastāv tikai divas gāzes. Viena no šī likuma sekām ir tā, ka skābeklis veido 21 procentu no kopējā atmosfēras spiediena, jo tas veido 21% no atmosfēras. Cilvēki, kuri paceļas lielā augstumā, piedzīvo Daltona likumu, mēģinot elpot. Uzkāpjot augstāk, skābekļa daļējais spiediens samazinās, jo kopējais atmosfēras spiediens samazinās saskaņā ar Daltona likumu. Skābeklim ir grūti nokļūt asinīs, kad gāzes daļējais spiediens samazinās. Kad tas notiek, var rasties hipoksija, nopietna medicīniska problēma, kuras rezultāts var būt nāve.
Pārsteidzošas Avogadro likuma sekas
Amadeo Avogadro 1811. gadā izteica interesantus priekšlikumus, kas tagad formulē Avogadro likumu. Tajā teikts, ka viena gāze satur tādu pašu molekulu skaitu kā cita gāze ar vienādu tilpumu tajā pašā temperatūrā un spiedienā. Tas nozīmē, ka, dubultojot vai trīskāršojot gāzes molekulas, tilpums dubultojas vai trīskāršojas, ja spiediens un temperatūra paliek nemainīgi. Gāzu masas nebūs vienādas, jo tām ir atšķirīgs molekulmass. Šis likums nosaka, ka gaisa balons un identisks balons ar hēliju nesver to pašu jo gaisa molekulām - kas galvenokārt sastāv no slāpekļa un skābekļa - ir lielāka masa nekā hēlijam molekulas.
Apgrieztās spiediena attiecību maģija
Roberts Boils pētīja arī intriģējošās attiecības starp tilpumu, spiedienu un citām gāzes īpašībām. Saskaņā ar viņa likumu gāzes spiediens reizināts ar tā tilpumu ir nemainīgs, ja gāze darbojas kā ideāla gāze. Tas nozīmē, ka pēc vienas no šīm īpašībām pielāgošanas gāzes spiediens reizina tilpumu vienā brīdī ir vienāds ar tā spiediena reizinājumu ar tilpumu citā. Šo attiecību ilustrē šāds vienādojums:
P_1V_1 = P_2V_2
Ideālajās gāzēs kinētiskā enerģija ietver visu gāzes iekšējo enerģiju, un, mainoties šai enerģijai, notiek temperatūras izmaiņas. (6. atsauces pirmā daļa pār šo definīciju). Šī likuma principi skar vairākas jomas reālajā dzīvē. Piemēram, kad jūs ieelpojat, diafragma palielina plaušu apjomu. Boila likums nosaka, ka plaušu spiediens samazinās, kā rezultātā atmosfēras spiediens piepilda plaušas ar gaisu. Atpakaļ notiek, kad jūs izelpojat. Šļirce piepildās, izmantojot to pašu principu, pavelciet virzuli, un šļirces tilpums palielinās, izraisot atbilstošu spiediena samazināšanos iekšpusē. Tā kā šķidrums atrodas atmosfēras spiedienā, tas ieplūst zema spiediena zonā šļirces iekšpusē.
