Skozi stoletja so znanstveniki odkrili zakone, ki pojasnjujejo, kako lastnosti, kot sta prostornina in tlak, vplivajo na način obnašanja plinov. Vsak dan ste priča resnični uporabi vsaj enega od teh zakonov - Boylovega zakona - morda ne da bi sploh vedeli, da v praksi upoštevate pomembna znanstvena načela.
Molekularno gibanje, glasnost in nogometne žoge
Po Charlesovem zakonu je povečanje prostornine sorazmerno z zvišanjem temperature, če segrevate fiksno količino plina pri stalnem tlaku. Dokažite ta zakon tako, da opazujete, kako napihnjen nogomet, ki je bil v zaprtih prostorih, postane manjši, če ga hladen dan odnesete ven. Distributerji propana izkoristijo Charlesov zakon z znižanjem temperature na -42,2 stopinje Celzija (-44 Fahrenheit) - dejanje, ki pretvori propan v tekočino, ki je lažja za prevoz in trgovina. Propan se utekočini, ker se s padanjem temperature molekule plina zbližajo in količina se zmanjša.
Dihanje je otežilo vljudnost Daltonovega zakona
Daltonov zakon pravi, da je skupni tlak plinske mešanice enak vsoti vseh plinov v zmesi, kot je prikazano v naslednji enačbi:
Ta primer predpostavlja, da v zmesi obstajata samo dva plina. Ena od posledic tega zakona je, da kisik predstavlja 21 odstotkov celotnega tlaka ozračja, ker predstavlja 21 odstotkov ozračja. Ljudje, ki se povzpnejo na velike višine, doživijo Daltonov zakon, ko poskušajo dihati. Ko se dvigajo višje, se delni tlak kisika zmanjšuje, ko se skupni atmosferski tlak zmanjšuje v skladu z Daltonovim zakonom. Kisik težko pride v krvni obtok, ko se delni tlak plina zmanjša. Ko se to zgodi, se lahko pojavi hipoksija, ki je resna zdravstvena težava in lahko povzroči smrt.
Presenetljive posledice zakona Avogadro
Amadeo Avogadro je leta 1811 podal zanimive predloge, ki zdaj oblikujejo Avogadrov zakon. Navaja, da en plin vsebuje enako število molekul kot drug plin enake prostornine pri enaki temperaturi in tlaku. To pomeni, da se pri dvojni ali trojni molekuli plina volumen podvoji ali potroji, če ostaneta tlak in temperatura konstantna. Mase plinov ne bodo enake, saj imajo različne molekulske mase. Ta zakon določa, da zračni balon in enak balon, ki vsebuje helij, nimata enake teže ker imajo molekule zraka - sestavljene predvsem iz dušika in kisika - večjo maso kot helij molekul.
Magija odnosov inverznega pritiska
Robert Boyle je preučeval tudi zanimiva razmerja med prostornino, tlakom in drugimi lastnostmi plina. Po njegovem zakonu je tlak plina, pomnožen z njegovo prostornino, konstanta, če plin deluje kot idealen plin. To pomeni, da je tlak plina pomnožen s prostornino v enem trenutku enak tlakom in prostornino v drugem, potem ko prilagodite eno od teh lastnosti. Naslednja enačba ponazarja to razmerje:
P_1V_1 = P_2V_2
V idealnih plinih kinetična energija obsega vso notranjo energijo plina in v primeru spremembe te energije pride do spremembe temperature. (sklic 6, prvi odstavek te opredelitve). Načela tega zakona se dotikajo več področij v resničnem življenju. Na primer, ko vdihnete, vaša prepona poveča prostornino pljuč. Boylov zakon trdi, da pljučni tlak upada, zaradi česar atmosferski tlak napolni pljuča z zrakom. Ob izdihu se zgodi obratno. Injekcijska brizga se napolni po istem principu, povlecite bat in prostornina brizge se poveča, kar povzroči ustrezen padec tlaka v njej. Ker je tekočina pod atmosferskim tlakom, teče v območje nizkega tlaka znotraj brizge.
