Back to the topics list

хийн хосолсон хууль

Хосолсон хийн тухай хууль

Хосолсон хийн хууль нь хими, физикийн хий судлах үндсэн ойлголтуудын нэг юм. Энэ хууль нь Чарльзын хууль, Бойлийн хууль, Гэй-Люссакийн хууль гэсэн гурван том хийн хуулийг нэгтгэдэг. Энэ нь тодорхой хэмжээний хийн даралт, эзэлхүүн, температурын хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог.

Даралт, эзэлхүүн, температурын тухай ойлголт

Хосолсон хийн хуулийг судлахын өмнө гурван үндсэн хувьсагчийг ойлгох шаардлагатай.

• Даралт (P) : хийн нэгж талбайд үзүүлэх хүч.
• Эзлэхүүн (V) : хий эзэлсэн орон зай.
• Температур (T) : хийн хэсгүүдийн дундаж кинетик энергийн хэмжүүр.

Хосолсон хийн тухай хуулийн гарал үүсэл

Хосолсон хийн хууль нь гурван бие даасан хийн хуулийн хослолоос үүсдэг.

• Бойлийн хууль ( \(P_1V_1 = P_2V_2\) ): Тогтмол температурт хийн даралт нь түүний эзэлхүүнтэй урвуу пропорциональ байна.
• Чарльзын хууль ( \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\) ): Тогтмол даралттай үед хийн эзэлхүүн нь түүний температуртай шууд пропорциональ байна.
• Гей-Люссакийн хууль ( \(\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}\) ): Тогтмол эзэлхүүнтэй үед хийн даралт нь түүний температуртай шууд пропорциональ байна.

Эдгээр хуулиудыг нэгтгэх нь бүх гурван хувьсагчийн өөрчлөлтийг нэгэн зэрэг авч үзэх цогц тэгшитгэлийг өгдөг.

Формула

Хосолсон хийн хуулийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

\(\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2}\)

Хаана:

• \(P_1\) ба \(V_1\) нь анхны даралт ба эзэлхүүн юм.
• \(T_1\) нь анхны температур (Кельвинээр).
• \(P_2\) , \(V_2\) ба \(T_2\) нь эцсийн даралт, эзэлхүүн, температур юм.

Энэ тэгшитгэл нь хийн хэмжээ өөрчлөгдөөгүй тохиолдолд даралт ба эзэлхүүний бүтээгдэхүүний хийн температурын харьцаа тогтмол хэвээр байна гэдгийг баталж байна.

Хэрэглээ ба жишээнүүд

Хосолсон хийн хууль нь өдөр тутмын амьдрал болон шинжлэх ухааны янз бүрийн салбарт олон тооны хэрэглээтэй байдаг. Энд хэдэн жишээ байна:

• Амьсгалах : Амьсгалах үед диафрагм нь цээжний хөндийг өргөжүүлж, уушгин дахь даралтыг атмосферийн даралтаас доогуур бууруулдаг. Энэ нь уушгинд агаар ороход хүргэдэг (эзэлхүүн нэмэгддэг). Амьсгалах үед диафрагм агшиж, уушигны хэмжээ багасч, агаарыг гадагшлуулдаг.
• Цаг агаарын бөмбөлгүүд : Цаг агаарын бөмбөлгүүд агаар мандалд хөөрөх тусам өргөжиж байдаг. Өндөр нэмэгдэхийн хэрээр атмосферийн даралт буурч, температур нь ихэвчлэн буурдаг. Бөмбөлөгний эзэлхүүн хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг судалснаар эрдэмтэд хийн хосолсон хуулийг ашиглан агаар мандлын нөхцөл байдлын талаар дүгнэлт хийж чадна.

Хосолсон хийн хуулийг харуулсан туршилт

Хосолсон хийн хуулийг ажиглах туршилтанд хувьсах эзэлхүүнтэй битүүмжилсэн сав (жишээлбэл, зүүгүй тариур) болон хийн термометр орно. Энэ тохиргоо нь даралт, эзэлхүүн, температурыг удирдах, хэмжих боломжийг танд олгоно.

1. Эхлээд саванд байгаа хийн хэмжээг тохируулж, тогтмол температурт даралтыг хэмжинэ. Энэ нь Бойлийн хуулийг харуулж байна. Дараа нь эзлэхүүнийг тогтмол байлгахын зэрэгцээ хийн температурыг өөрчил. Температурын өөрчлөлтөөс болж үүссэн даралтын өөрчлөлтийг хэмжинэ. Энэ нь Гей-Люссакийн хуулийг харуулж байна.
2. Эцэст нь эзлэхүүнийг чөлөөтэй тохируулахын зэрэгцээ хийн температурыг өөрчилж, тогтмол даралтын үед температурын хэмжээ хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг хэмжинэ. Энэ нь Чарльзын хуулийг харуулж байна.

Эдгээр үе шатуудын туршид даралт, эзэлхүүн, температурын хамаарлыг ажиглаж болно. Өгөгдлийг графикаар хийснээр \(\frac{PV}{T}\) харьцаа тогтмол хэвээр байгаа тул хосолсон хийн хууль үнэн болохыг нүдээр харж болно.

Температурыг Келвин болгон хувиргах

Хосолсон хийн хуулийг ашиглахдаа бүх температурыг Келвин буюу SI-ийн температурын нэгжээр илэрхийлэх нь маш чухал юм. Цельсийн хэмийг Келвин болгон хөрвүүлэхийн тулд дараах томъёог ашиглана уу.

\(T(K) = T(^\circ C) + 273.15\)

Энэ нь температурын пропорцийг үнэмлэхүй температурын хуваарийн дагуу үнэн зөв илэрхийлэх боломжийг олгодог.

Шинжлэх ухаанд хийн хосолсон хуулийн ач холбогдол

Хосолсон хийн хууль нь янз бүрийн нөхцөлд хийн үйл ажиллагааны талаархи цогц ойлголтыг санал болгодог. Энэ нь даралт, эзэлхүүн, температурын нэгэн зэрэг өөрчлөлттэй холбоотой нөхцөл байдлыг шийдвэрлэхэд онцгой ач холбогдолтой юм. Энэ нь шинжлэх ухааны олон салбарт хэрэглэгдэхүүнтэй бөгөөд үүнд:

• Хими : Хийтэй холбоотой урвалд, урвалд орох бодис ба бүтээгдэхүүний үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглах.
• Физик : Термодинамикийн хувьд хийтэй холбоотой энергийн өөрчлөлтийг ойлгох.
• Инженерчлэл : Хийн тэлэлт, шахалттай хөдөлгүүр, хөргөгч зэрэг системийг зохион бүтээхэд.

Хосолсон хийн тухай хуулийн хязгаарлалт

Хосолсон хийн хууль нь хүчирхэг хэрэгсэл боловч хязгаарлалттай байдаг. Энэ нь хий нь хамгийн тохиромжтой гэж үздэг бөгөөд энэ нь:

• Хийн молекулууд бие биенээ татдаггүй, түлхэдэггүй.
• Хийн молекулуудын эзэлхүүн нь савны эзэлхүүнтэй харьцуулахад маш бага юм.

Бодит хэрэглээнд, ялангуяа маш өндөр даралт, маш бага температурт эсвэл хүчтэй харилцан үйлчилдэг хийтэй (жишээ нь, аммиак) хамгийн тохиромжтой зан үйлээс хазайх тохиолдол гардаг. Эдгээр нөхцөлд хамгийн тохиромжтой хийн хуулийг эдгээр тохиромжгүй харилцан үйлчлэлийг тооцохын тулд Бодит хийн тэгшитгэлд тохируулж болно.

Дүгнэлт

Хосолсон хийн хууль нь хийн төлөв байдал, даралт, эзэлхүүн, температур зэрэг хувьсагчид хэрхэн харилцан үйлчилдэгийг ойлгох үндэс суурь болдог. Лабораторийн нөхцөлд, үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд эсвэл байгальд байгаа эсэхээс үл хамааран хийн хосолсон хуулийн зарчмууд нь янз бүрийн нөхцөлд хийн үйл ажиллагааг тайлбарлах, урьдчилан таамаглахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.