Шарлов закон

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Анимација која го покажува односот помеѓу температурата и волуменот при константен притисок.

Шарловиот закон (познат и како закон на Шарл и Геј-Лисак) е еден од основните гасни закони. Законот беше за прв пат објавен од Жозеф Луј Геј-Лисак во 1802 година, но неговата работа се базирала на необјавен труд на Жак Шарл од околу 1787 година. Според овој податок, законот се нарекува Шарлов.

Шарловиот закон кажува дека при константен притисок, волуменот на дадена маса гас се зголемува или намалува од истиот фактор од којшто температурата на тој гас се зголемува или намалува. Формулата за овој закон е:

-каде:

За да се одржи константата k, за верме на загревањето на даден гас при фиксен притисок, волуменот мора да се зголеми. Обратно - со ладењето на гасот се намалува волуменот. Точната вредност на константата не треба да се познава за да се употреби законот во споредба меѓу два волумени на гас на еднакви притисоци:

.

Шарловиот закон, Геј-Лисаковиот закон и Бојл-Мариотовиот закон го образуваат комбинираниот гасен закон. Трите основни гасни закони во комбинација со Авогадровиот закон се сумирани со законот за идеалне гас.

Oткривање и именување на законот[уреди | уреди извор]

Името на законот е добиено по научникот Жак Чарлс,кој го формулирал оригиналниот закон во 1780тите.

Две од низите на четирите есеи прикажани помеѓу 2 и 30 октомври во 1801г.,Џон Далтон докажал од експеримент, во кој сите гасови и испарувања ги утврдил koристејќи еднаков број помеѓу двe неподвижни точки од температурата.Францускиот научник,филозоф  Јозеф Луис Геј-Лисак го потврдил откритието во презентацијата за Францускиот Национален Институт на 31 Јануари во 1802г.,и покрај тоа,тој го одобрува откритието за необјавената работа во 1780г. од страна на  Жак Чарлс.Основните принципи се откриени еден век порано од страна на Guillaume Amontons и  Francis Hauksbee.

Делтон бил првиот кој се обидел да докаже дека законот се применува генерално за сите гасови,до пареа на испарливите течности доколку температурата е далеку од точката на вриење.  Геј-Лисак се согласил со сето ова.Тој со помош на термометар успеал да измери две фиксни точки на водата,но со равенката не можел да покаже дека обемот на температурата е линеарна функција.Само на математички основи  Геј-Лисак не дозволувал пренесување на некој закон со наведување на линеарен однос.Двата главни заклучоци на Џон Далтон  и   Геј-Лисак математички се изразуваат како:

каде  V100 е волуменот окупиран од даден примерок на гас на 100 °C; V0 е волуменот окупиран од страна на истиот примерок на гас на 0°C;и k е константа која е иста за сите гасови во постојана температура.Оваа равенка не ја содржи температурата и така нема никаква врска со она што стана познато како Шарлов Закон.Вредноста на Геј-Лисак за k( 12.6666) била идентична со вредност за пареа на Џон Далтон која е блиску до денешната вредност   12.7315. Геј-Лисак дал кредит за оваа равенка,за да не се објават изјавите на неговиот колега Жак Чарлс во 1787г.Во отсуство на цврста евиденција, во врска со волуменот на температурата. не можела да биде именувана по Чарлс.Мерењата на Џон Далтон имале повеќе можности во однос на температурата за разлика од  Геј-Лисак,не само во мерењето на волуменот на фиксни точки во водата,туку исто и на две средни точки.Свесни за грешките на живите во термометарите за тоа време,кои биле поделени на еднакви делови помеѓу две фиксни точки,Џон Далтон ,по заклучокот во својот есеј II,дека во случај на пареа „секоја еластична течност се проширува речиси на ист начин,во 1370 или 1380г.,делови од 180°C (Фаренхајтови) на топлина“ не бил во можност да го потврди за гасовите.Неговиот заклучок за пареа е јасна изјава за она што стана познато како погрешно Шарловиот закон, тогаш уште повеќе погрешно како ГејЛисаковиот закон, но никогаш точно како вториот закон на Далтон. Неговиот прв закон бил дел од парцијални притисоци.

Однос на апсолутната нула[уреди | уреди извор]

Шарловиот закон сметал дека значи дека волуменот на гасот ке се спушти на 0 на одредена температура (−266.66 °C според  Геј-Лисак) или −273.15 °C. Геј-Лисак бил јасен во неговиот опис дека законот не се применувал за ниски температури:

но може да се спомене дека и последниот заклучок неможе да бил вистина освен доколку долго како компресирана пареа останат целосно во еластична положба;и ова бара температурата да биде доволно висока за да им овозможи да се спротистават на притисокот кој има тенденција да ги претвори во течности.

Геј-Лисак немал искуство со течен воздух (подготвен прво во 1877г.),иако се смета дека тој верувал исто како Џон Далтон,дека „постојаните гасови“,како што се воздухот и водородот може да се во течна состојбаисто. Геј-Лисак исто така работел и со пареа на испарливи течности со демонстрираното на Шарловиот закон,и бил свесн дека законот не се однесува само на повисоката точка од точката на вриење на течноста:

Јас сепак можам да забележам дека кога температурата на етер е само малку над точкатан на вриење,неговата кондензација е побрза од онаа на атмосферскиот воздух.Овој факт е поврзан со појава која е изложена од страна на тела кои поминуваат од течна во цврста состојба,но којa повеќе не е разуменa за темпеературата неколку степени над онаа на која се случува транзиција.

Првото кажување за температурата и волуменот на гасот кој може да се спушти на 0 е од страна на Вилијам Томсон (подоцна познат како Лорд Келвин)во 1848г.

Тоа е она што може да се предвиди,кога се покажува дека бесконечното студенило мора да има ограничен број на степени на водухот-термометарот под нулата;бидејки доколку ние му помогнеме на строгиот принцип за одредување на степени,наведен погоре,доволно далеку,треба да се дојде до точка што одговара на волуменот на воздухот и не се сведува на ништо,кои ке бидат означени како  −273° на скалата (−100/.366,ако 366 е коефициент на раст);и со тоа −273° на воздушниот термометар е точка која не може да се постигне како конечна температура,на ниско ниво.

Сепак „апсолутната нула“ на скалата за температура на Келвин е дефинирана во однос на вториот закон на термодинамиката,кој Тамсон самостојно го опишува во 1852г. Тамсон не предпоставил дека тоа е еднакво на „нултата точна на волуменот“ на Шарловиот закон,само што Шарловиот закон ја одредува минималната температура која што може да се оствари.Двете може да се докаже дека се еквивалентни со статичкиот поглед на ентриопија од страна на Лудвиг Болцман

(1870г.).

Чарлс исто така изјавил:

Волумнеот на постојаната маса на сувиот гас се зголемува или намалува за  1273 пати на волуменот на 0°C на растот или опаѓањето на температурата.Така:

каде VT e волуменот на гасот на температурата Т,V0 e волуменот на 0 °C.

Однос на кинетичката теорија[уреди | уреди извор]

Кинетичката теорија за гасовите се однесува на микроскопски својства на гасовите,како што се притисокот и волуменот, на микроскопските својства кои го сочинуваат гасот,особено на масата и брзината на молекулите.Со цел да се добие Шарловиот закон од кинематичка теорија,потребно е да се има микроскопска дефиниција за температура:ова може соодветно да се земе како температура пропорционална на средната кинематичка енергија на молекулите на гас Ek:

Според оваа дефиниција,доказот за Шарловиот закон е речиси безначаен.Кинетичката теорија еквивалентна на идеалниот гас PV на средната кинетичка енергија:

Поврзано:[уреди | уреди извор]

Наводи:[уреди | уреди извор]