Virkelige applikasjoner for gasslover

Gjennom århundrene har forskere oppdaget lover som forklarer hvordan egenskaper som volum og trykk påvirker måten gasser oppfører seg på. Du er vitne til virkelige applikasjoner av minst en av disse lovene - Boyles lov - daglig, kanskje uten å vite at du overholder viktige vitenskapelige prinsipper i aksjon.

I følge Charles lov er volumøkning proporsjonal med temperaturøkning hvis du varmer opp en fast mengde gass ved konstant trykk. Demonstrer denne loven ved å observere hvordan en oppblåst fotball som har vært innendørs blir mindre hvis du tar den ut på en kald dag. Propandistributører benytter seg av Charles lov ved å senke temperaturen til -42,2 grader Celsius (-44 Fahrenheit) - en handling som omdanner propan til en væske som er lettere å transportere og butikk. Propan blir flytende fordi gassens molekyler kommer nærmere hverandre når volumet faller.

Daltons lov sier at det totale trykket til en gassblanding tilsvarer summen av alle gassene i blandingen, som vist i følgende ligning:

Dette eksemplet antar at det bare er to gasser i blandingen. En konsekvens av denne loven er at oksygen utgjør 21 prosent av atmosfærens totale trykk fordi det utgjør 21 prosent av atmosfæren. Mennesker som stiger opp i høye høyder, opplever Daltons lov når de prøver å puste. Når de klatrer høyere, synker oksygenets delvise trykk når det totale atmosfæriske trykket synker i samsvar med Daltons lov. Oksygen har vanskelig for å komme seg inn i blodet når gassens partielle trykk synker. Hypoksi, et alvorlig medisinsk problem som potensielt kan føre til død, kan oppstå når dette skjer.

Amadeo Avogadro kom med interessante forslag i 1811 som nå formulerer Avogadros lov. Den sier at en gass inneholder samme antall molekyler som en annen gass med samme volum ved samme temperatur og trykk. Dette betyr at når du dobler eller tredobler en gasss molekyler, dobles eller tredobles volumet hvis trykk og temperatur forblir konstant. Massene av gassene vil ikke være de samme siden de har forskjellige molekylvekter. Denne loven sier at en luftballong og en identisk ballong som inneholder helium ikke veier det samme fordi luftmolekyler - som hovedsakelig består av nitrogen og oksygen - har mer masse enn helium molekyler.

Robert Boyle studerte også de spennende forholdene mellom volum, trykk og andre gassegenskaper. I følge hans lov er en gass sitt trykk ganger volumet konstant hvis gassen fungerer som en ideell gass. Dette betyr at gassens trykk ganger volumet i ett øyeblikk er lik trykket ganger volumet i et annet etter at du har justert en av disse egenskapene. Følgende ligning illustrerer dette forholdet:

I ideelle gasser omfatter kinetisk energi all gassens indre energi, og temperaturendring oppstår hvis denne energien endres. (ref 6, første ledd om denne definisjonen). Denne lovens prinsipper berører flere områder i det virkelige liv. For eksempel når du inhalerer, øker membranen volumet i lungene. Boyles lov hevder at lungetrykket synker, noe som får atmosfæretrykket til å fylle lungene med luft. Det motsatte skjer når du puster ut. En sprøyte fylles med samme prinsipp ved å trekke stempelet og sprøytevolumet øker, noe som forårsaker et tilsvarende trykkfall inne. Fordi væsken har atmosfærisk trykk, strømmer den inn i lavtrykksområdet inne i sprøyten.