آزمایش هایی برای به دست آوردن قانون گازها
در این قسمت توجّه شما را به آزمایش های انجام گرفته روی سه گازجلب می نماییم. (این آزمایش ها روی هوا، پروپان و دی اكسیدكربن بطور جداگانه انجام گرفته است).
مطابق شكل زیر دستگاهی سوار شده و در فشار ثابت، حجم گاز بر حسب دمای آن اندازه گیری می شود.
نتایج آن در جدول زیر آمده است.
با توجّه به جدول بالا نمودار حجم بر حسب دما برای این گازها در زیر رسم شده است.
همانطور مشاهده میكنید نمودار حجم گاز بر حسب دما خط راست است. بر این اساس می توان نتیجه گرفت كه حجم مقدار مشخصی از گاز با دما متناسب است:
همچنین در آزمایشی دیگر، دستگاهی مطابق شكل زیر سوار شده و در دمای ثابت حجم یك گاز بر حسب فشار آن اندازهگیری می شود.
كه نتایج آن در جدول زیر آمده است. (البته فشار نسبی گاز یعنی فقط فشار ناشی از وزن وزنهها و پیستون در جدول آمده است و لازم به ذكر است كه مساحت پیستون برابر میباشد.)
بر اساس اطلاعات فوق میتوان نمودار حجم برحسب فشار را رسم نمود.
اگر نمودار حجم بر حسب عكس فشار (یعنی V بر حسب ) رسم شود نمودار زیر حاصل می گردد.
دقت كنید كه نمودار حجم بر حسب عكس فشار مطلق (یعنی فشار واقعی گاز)، خطی صاف است. پس می توان نتیجه گرفت كه حجم مقدار مشخصی از گاز با فشار رابطه عكس دارد:
بنابراین با توجّه به این دو رابطه:
-
میتوان نتیجه گرفت كه:
كه C یك ضریب ثابت برای تبدیل تناسب به تساوی است كه به مقدار گاز بستگی دارد. بنابراین می توان گفت:
ثابت=
یعنی اگر مقدار فشار، حجم و دمای یك مقدار گاز معین در هر شرایطی در رابطه بالا قرار گیرند، حاصل عبارت یك مقدار ثابت خواهد شد و اگر مقداری مشخص گاز از شرایط V1 ، P1 و T1 به شرایط V2، P2 و T2 برسد در صورتی كه مقدار گاز تغییر نكرده باشد می توانیم بگوییم:
به شرطی كه دما بر حسب كلوین باشد.
حال به مثال های ذیل خوب توجه کنید:
بادكنكی پلاستیكی به حجم 4lit را از هوای با دمای 20c پر میكنیم و آن را به عمق 15 متری زیر سطح دریاچهای میبریم و در آنجا حجمش بهمیرسد. دمای آب در این عمق چقدر است؟
راه حل و راهنمایی:
آیا میتوان هوا را مایع كرد؟ چگونه؟
راهنمایی و حل:
برای یافتن پاسخ به فیلمی که برای شما آماده نموده ایم خوب دقت كنید.
برای مشاهده فیلم کلیک کنید.
حباب هوایی از ریه یك غواص عمق پیما در عمق 20m آزاد می شود و به سطح آب می رسد. اگر دمای آب در عمق 20 متری 7c باشد و در نزدیك سطح 12c باشد. نسبت حجم حباب هوا درست زیر سطح آب به حجم آن در عمق 20 متری چقدر است؟
راهنمایی و حل:
atm 3 فشار در سطح آب است و atm 1 فشار در عمق 20 متری است چرا كه هر 10 متر آب فشاری معادل atm 1 دارد. بنابراین در عمق 20 متری آب فشار برابر 2atm + 1atm خواهد بود. دقت كنید 1atm به واسطه فشار هوا بر سطح اقیانوس است.
میخواهیم یك بادكنك را بطور دائم در محفظهای باد كنیم. و درب بادكنك را نیز نبندیم!؟ چگونه اینكار امكان پذیر است؟
راهنمایی و حل
یك بادكنك را مطابق شكل زیر در یك ظرف نوشابه خانواده قرار دهید. حال بادكنك را باد كنید میبینید بسیار سخت باد میشود و به محض برداشتن دهان خود سریع خالی میشود و لی شما میتوانید در پایین بطری را سوراخ كوچكی ایجاد كنید.
حال بادكنك راحت باد شده و به محض برداشتن دهانتان خالی میشود ولی اگر بعد از باد شدن بادكنك و قبل از برداشتن دهانتان یك چسب روی سوراخ بزنید بادكنك به صورت باد شده در ظرف باقی میماند.
لاستیك خودروی را باد میكنیم تا فشار نسبیاش 2atm برسد. (فشار نسبی، فشار واقعی منهای فشار هوا (1atm) است) وقتی این خودرو را میرانیم دمای لاستیك از مقدار 7c به 63c میرسد و همزمان حجم آن نیز 10% زیاد میشود. فشار نسبی داخل لاستیك در دمای بالاتر چقدر است؟
راهنمایی و حل:
مرکزیادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا