Back to the topics list

birlashtirilgan gaz qonuni

Kombinatsiyalangan gaz qonuni

Qo'shma gaz qonuni kimyo va fizikada gazlarni o'rganishda asosiy tushunchalardan biridir. Bu qonun uchta asosiy gaz qonunlarini birlashtiradi: Charlz qonuni, Boyl qonuni va Gey-Lyusak qonuni. U belgilangan miqdordagi gazning bosimi, hajmi va harorati o'rtasidagi munosabatni tavsiflaydi.

Bosim, hajm va haroratni tushunish

Birlashtirilgan gaz qonunini o'rganishdan oldin, uchta asosiy o'zgaruvchini tushunish kerak:

• Bosim (P) : gazning maydon birligiga ta'sir qiladigan kuch.
• Hajmi (V) : gaz egallagan joy.
• Harorat (T) : gaz zarralarining o'rtacha kinetik energiyasining o'lchovi.

Qo'shma gaz qonunining kelib chiqishi

Qo'shma gaz qonuni uchta alohida gaz qonunining kombinatsiyasidan kelib chiqadi:

• Boyl qonuni ( \(P_1V_1 = P_2V_2\) ): Doimiy haroratda gaz bosimi uning hajmiga teskari proportsionaldir.
• Charlz qonuni ( \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\) ): Doimiy bosimda gaz hajmi uning haroratiga toʻgʻri proportsionaldir.
• Gey-Lyussak qonuni ( \(\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}\) ): Doimiy hajmda gaz bosimi uning haroratiga toʻgʻri proportsionaldir.

Ushbu qonunlarni birlashtirish bizga uchta o'zgaruvchidagi o'zgarishlarni bir vaqtning o'zida ko'rib chiqadigan keng qamrovli tenglamani beradi.

Formula

Kombinatsiyalangan gaz qonuni quyidagicha ifodalanishi mumkin:

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

Qayerda:

• \(P_1\) va \(V_1\) - dastlabki bosim va hajm.
• \(T_1\) - boshlang'ich harorat (Kelvinda).
• \(P_2\) , \(V_2\) va \(T_2\) mos ravishda oxirgi bosim, hajm va haroratdir.

Bu tenglama gaz miqdori o'zgarmas ekan, bosim va hajm mahsulotining gaz haroratiga nisbati doimiy bo'lib qolishini tasdiqlaydi.

Ilovalar va misollar

Kombinatsiyalangan gaz qonuni kundalik hayotda va turli xil ilmiy sohalarda ko'plab ilovalarga ega. Mana bir nechta misollar:

• Nafas olish : Biz nafas olayotganda, diafragma ko'krak bo'shlig'ini kengaytiradi, o'pkadagi bosimni atmosfera bosimidan pastga tushiradi. Bu o'pkaga havo oqishiga olib keladi (hajmi ortadi). Biz nafas olayotganda diafragma qisqaradi, o'pkaning hajmi kamayadi va havoni tashqariga chiqaradi.
• Ob-havo sharlari : ob-havo sharlari atmosferaga ko'tarilganda kengayadi. Balandlik oshishi bilan atmosfera bosimi pasayadi va harorat odatda pasayadi. Balon hajmi qanday o'zgarishini o'rganib, olimlar atmosfera sharoitlari haqida xulosa chiqarish uchun birlashgan gaz qonunidan foydalanishlari mumkin.

Kombinatsiyalangan gaz qonunini ko'rsatuvchi tajriba

Kombinatsiyalangan gaz qonuniga rioya qilish uchun o'tkazish mumkin bo'lgan tajriba o'zgaruvchan hajmli muhrlangan idishni (masalan, ignasiz shprits) va gaz termometrini o'z ichiga oladi. Ushbu sozlash sizga bosim, hajm va haroratni boshqarish va o'lchash imkonini beradi.

1. Birinchidan, idishdagi gaz hajmini sozlang va doimiy harorat ostida bosimni o'lchang. Bu Boyl qonunini ko'rsatadi.Keyin, gazning haroratini o'zgartirib, uning hajmini doimiy ravishda ushlab turing. Haroratning o'zgarishi tufayli yuzaga keladigan bosim o'zgarishlarini o'lchang. Bu Gey-Lyussak qonunini ko'rsatadi.
2. Nihoyat, gazning haroratini o'zgartiring va ovoz balandligini erkin sozlash imkonini beradi va doimiy bosimdagi harorat bilan hajm qanday o'zgarishini o'lchang. Bu Charlz qonunini ko'rsatadi.

Ushbu bosqichlar davomida bosim, hajm va harorat o'rtasidagi bog'liqlik kuzatilishi mumkin. Ma'lumotlarni chizib, siz birlashtirilgan gaz qonunining to'g'ri ekanligini vizual tarzda ko'rishingiz mumkin, chunki \(\frac{PV}{T}\) nisbati doimiy bo'lib qoladi.

Haroratni Kelvinga aylantirish

Kombinatsiyalangan gaz qonunidan foydalanganda, barcha haroratlarni Kelvinda, SI harorat birligida ifodalash juda muhimdir. Selsiyni Kelvinga aylantirish uchun quyidagi formuladan foydalaning:

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

Bu mutlaq harorat shkalasi bo'yicha harorat nisbatlarini to'g'ri ko'rsatishni ta'minlaydi.

Kombinatsiyalangan gaz qonunining fandagi ahamiyati

Kombinatsiyalangan gaz qonuni turli sharoitlarda gazlarning xatti-harakatlarini to'liq tushunish imkonini beradi. Bu, ayniqsa, bosim, hajm va haroratning bir vaqtning o'zida o'zgarishini o'z ichiga olgan sharoitlar bilan ishlashda foydalidir. U ko'plab ilmiy sohalarda qo'llaniladi, jumladan:

• Kimyo : gazlar ishtirokidagi reaktsiyalarda, reaktivlar va mahsulotlarning harakatlarini bashorat qilish.
• Fizika : Termodinamikada gazlar bilan bog'liq energiya o'zgarishlarini tushunish.
• Muhandislik : Gazni kengaytirish va siqish bilan bog'liq bo'lgan dvigatellar va muzlatgichlar kabi tizimlarni loyihalashda.

Kombinatsiyalangan gaz qonunining cheklovlari

Kombinatsiyalangan gaz qonuni kuchli vosita bo'lsa-da, uning cheklovlari bor. Bu gaz ideal tarzda harakat qiladi, deb taxmin qiladi, ya'ni:

• Gaz molekulalari bir-birini tortmaydi va qaytarmaydi.
• Gaz molekulalarining hajmi idishning hajmiga nisbatan ahamiyatsiz.

Haqiqiy hayotda, ayniqsa, juda yuqori bosimlarda, juda past haroratlarda yoki kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi gazlar (masalan, ammiak) bilan ideal xatti-harakatlardan chetga chiqish mumkin. Bunday vaziyatlarda ideal gaz qonuni ideal bo'lmagan o'zaro ta'sirlarni hisobga olish uchun haqiqiy gaz tenglamasiga moslashtirilishi mumkin.

Xulosa

Birlashtirilgan gaz qonuni gazlarning xatti-harakatlarini va bosim, hajm va harorat kabi o'zgaruvchilarning o'zaro ta'sirini tushunish uchun asos yaratadi. Laboratoriya sharoitida, sanoatda yoki tabiiy dunyoda, birlashtirilgan gaz qonuni tamoyillari turli sharoitlarda gazlarning harakatini tushuntirish va bashorat qilishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.