De-a lungul secolelor, oamenii de știință au descoperit legi care explică modul în care proprietățile precum volumul și presiunea afectează modul în care se comportă gazele. Asistați zilnic la aplicațiile din viața reală a cel puțin uneia dintre aceste legi - legea lui Boyle - poate fără să știți vreodată că respectați principii științifice importante în acțiune.
Mișcare moleculară, volum și fotbal
Conform legii lui Charles, creșterea volumului este proporțională cu creșterea temperaturii dacă încălziți o cantitate fixă de gaz la presiune constantă. Demonstrați această lege observând cum un fotbal umflat care a fost în interior se micșorează dacă îl scoateți afară într-o zi rece. Distribuitorii de propan profită de legea lui Charles prin scăderea temperaturii la -42,2 grade Celsius (-44 Fahrenheit) - o acțiune care transformă propanul într-un lichid mai ușor de transportat și magazin. Propanul lichefiază deoarece, pe măsură ce temperatura scade, moleculele gazului se apropie și volumul scade.
Respirația a făcut-o dificilă Amabilitatea legii lui Dalton
Legea lui Dalton spune că presiunea totală a unui amestec de gaze este egală cu suma tuturor gazelor conținute în amestec, așa cum se arată în următoarea ecuație:
Acest exemplu presupune că există doar două gaze în amestec. O consecință a acestei legi este că oxigenul reprezintă 21% din presiunea totală a atmosferei, deoarece reprezintă 21% din atmosferă. Oamenii care urcă la altitudini mari experimentează legea lui Dalton atunci când încearcă să respire. Pe măsură ce urcă mai sus, presiunea parțială a oxigenului scade pe măsură ce presiunea atmosferică totală scade în conformitate cu legea lui Dalton. Oxigenul este dificil să ajungă în sânge atunci când presiunea parțială a gazului scade. Hipoxia, o problemă medicală gravă care poate duce la deces, poate apărea atunci când se întâmplă acest lucru.
Implicații surprinzătoare ale legii lui Avogadro
Amadeo Avogadro a făcut propuneri interesante în 1811 care formulează acum legea lui Avogadro. Se afirmă că un gaz conține același număr de molecule ca un alt gaz de volum egal la aceeași temperatură și presiune. Aceasta înseamnă că atunci când dublezi sau triplezi moleculele unui gaz, volumul se dublează sau se triplează dacă presiunea și temperatura rămân constante. Masele gazelor nu vor fi aceleași, deoarece au greutăți moleculare diferite. Această lege susține că un balon cu aer și un balon identic care conține heliu nu cântăresc la fel deoarece moleculele de aer - formate în principal din azot și oxigen - au mai multă masă decât heliu molecule.
Magia relațiilor de presiune inversă
Robert Boyle a studiat, de asemenea, relațiile interesante dintre volum, presiune și alte proprietăți ale gazului. Conform legii sale, presiunea unui gaz de volumul său este o constantă dacă gazul funcționează ca un gaz ideal. Acest lucru înseamnă că presiunea unui gaz timp de volum la un moment egal cu presiunea sa timp de volum la altul după ce ați reglat una dintre aceste proprietăți. Următoarea ecuație ilustrează această relație:
P_1V_1 = P_2V_2
În gazele ideale, energia cinetică cuprinde toată energia internă a gazului și se produce o schimbare de temperatură dacă această energie se schimbă. (ref 6, primul paragraf referitor la această definiție). Principiile acestei legi se referă la mai multe domenii din viața reală. De exemplu, când inspiri, diafragma crește volumul plămânilor. Legea lui Boyle susține că presiunea pulmonară scade, determinând presiunea atmosferică să umple plămânii cu aer. Inversul se întâmplă atunci când expiri. O seringă se umple utilizând același principiu, trageți pistonul și volumul seringii crește, provocând o scădere a presiunii corespunzătoare în interior. Deoarece lichidul se află la presiunea atmosferică, acesta curge în zona de joasă presiune din interiorul seringii.