V priebehu storočí vedci objavili zákony, ktoré vysvetľujú, ako vlastnosti ako objem a tlak ovplyvňujú správanie plynov. Denne ste svedkami skutočných aplikácií aspoň jedného z týchto zákonov - Boylovho zákona, možno bez toho, aby ste vôbec vedeli, že v praxi dodržiavate dôležité vedecké princípy.
Molekulárny pohyb, objem a futbalové lopty
Podľa Charlesovho zákona je nárast objemu úmerný zvýšeniu teploty, ak ohrievate stále množstvo plynu pri konštantnom tlaku. Ukážte tento zákon pozorovaním toho, ako sa nafúknutý futbal, ktorý je v interiéri, zmenšuje, ak ho vezmete vonku v chladný deň. Distribútori propánu využívajú Charlesov zákon tým, že znižujú teplotu na -42,2 stupňa Celzia (-44 Fahrenheita) - akcia, ktorá premieňa propán na kvapalinu, ktorá sa ľahšie transportuje a obchod. Propán sa skvapalňuje, pretože s poklesom teploty sa molekuly plynu zbližujú a objem klesá.
Dýchanie sťažené s využitím Daltonovho zákona
Daltonov zákon hovorí, že celkový tlak plynovej zmesi sa rovná súčtu všetkých plynov obsiahnutých v zmesi, ako je znázornené v nasledujúcej rovnici:
Tento príklad predpokladá, že v zmesi existujú iba dva plyny. Jedným z dôsledkov tohto zákona je, že kyslík predstavuje 21 percent celkového tlaku v atmosfére, pretože tvorí 21 percent atmosféry. Ľudia, ktorí stúpajú do vysokých nadmorských výšok, zažívajú pri pokuse o dýchanie Daltonov zákon. Keď stúpajú vyššie, parciálny tlak kyslíka klesá s poklesom celkového atmosférického tlaku v súlade s Daltonovým zákonom. Kyslík má ťažké chvíle dostať sa do krvi, keď klesá parciálny tlak plynu. Ak k tomu dôjde, môže dôjsť k hypoxii, vážnemu zdravotnému problému, ktorý môže mať za následok smrť.
Prekvapivé dôsledky Avogadrovho zákona
Amadeo Avogadro predložil v roku 1811 zaujímavé návrhy, ktoré teraz formulujú Avogadrov zákon. Uvádza sa v ňom, že jeden plyn obsahuje rovnaký počet molekúl ako iný plyn rovnakého objemu pri rovnakej teplote a tlaku. To znamená, že keď zdvojnásobíte alebo strojnásobíte molekuly plynu, objem sa zdvojnásobí alebo strojnásobí, ak tlak a teplota zostanú konštantné. Hmotnosti plynov nebudú rovnaké, pretože majú rozdielne molekulové hmotnosti. Tento zákon stanovuje, že vzduchový balón a identický balón obsahujúci hélium nevážia rovnako pretože molekuly vzduchu - pozostávajúce predovšetkým z dusíka a kyslíka - majú väčšiu hmotnosť ako hélium molekuly.
Kúzlo vzťahov inverzného tlaku
Robert Boyle tiež študoval zaujímavé vzťahy medzi objemom, tlakom a inými vlastnosťami plynu. Podľa jeho zákona je tlak plynu a jeho objem konštantný, ak plyn funguje ako ideálny plyn. To znamená, že tlak plynu krát objem v jednom okamihu sa rovná jeho tlaku krát objem inokedy po nastavení jednej z týchto vlastností. Nasledujúca rovnica ilustruje tento vzťah:
P_1V_1 = P_2V_2
V ideálnych plynoch kinetická energia zahŕňa všetku vnútornú energiu plynu a pri zmene tejto energie dôjde k zmene teploty. (odkaz 6, prvý odsek k tejto definícii). Princípy tohto zákona sa dotýkajú viacerých oblastí v reálnom živote. Napríklad keď sa nadýchnete, vaša bránica zvýši objem vašich pľúc. Boyleov zákon hovorí, že tlak pľúc klesá, čo spôsobuje, že atmosférický tlak plní pľúca vzduchom. Opačný sa stane, keď vydýchnete. Injekčná striekačka sa plní rovnakým spôsobom, pričom vytiahne piest a objem injekčnej striekačky sa zvýši, čo spôsobí zodpovedajúci pokles tlaku vo vnútri. Pretože je kvapalina pri atmosférickom tlaku, steká do oblasti nízkeho tlaku vo vnútri injekčnej striekačky.
