მეჩვიდმეტე საუკუნის შუა წლებიდან მეთვრამეტე საუკუნის დასაწყისამდე მეცნიერები თვლიდნენ ჰაერს ერთგვაროვან სხეულად, რომელიც ემორჩილებოდა გარკვეულ კანონებს, ანუ აირის კანონებს. ჰაერის ფიზიკური თვისებების შესწავლაზე მუშაობდა სხვადასხვა მეცნიერი, რომლებსაც მსგავსი შედეგები ჰქონდათ. პირველი იყო ნიუტონის თანამედროვის, ინგლისელი მეცნიერის რობერტ ბოილის ცდები.
ბოილ-მარიოტის კანონი ეხება მუდმივი ტემპერატურის პირობებში აირის მოცემული მასის მოცულობისა და წნევის ურთიერთ დამოკიდებულებას. იგი ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად აღმოჩენილი იქნა ინგლისელი მეცნიერის რობერტბოილის და ფრანგი მეცნიერის ედმ მარიოტი ს მიერ.
რობერტ ბოილმა 1662 წელს ექსპერიმენტულად დაადგინა დამოკიდებულება ჰაერის მოცულობასა და წნევას შორის. იგი აკვირდებოდა, თუ როგორ იცვლებოდა გრძელ მილში (მოხრილი მოკლე მუხლით) მოთავსებული ჰაერის მოცულობა წნევის ცვლილების შედეგად. მილის გრძელი ბოლო ღიაა, მოკლე - დახურული (ნახ.1). ცდის დაწყებისას მილში ჩასხმული ვერცხლისწყლის დონე ერთნაირი იყო. ეს კი ნიშნავს, რომ დახურულ (მო კლე) მილში ვერცხლისწყლით გამოყოფილი V მოცულობის გარკვეული მასის ჰაერის წნევა ატმოსფერული წნევის ტოლია (760 მმ ვწყ.სვ). ბოილმა ღია მილში ვერცხლისწყალი დაუმატა მანამდე, სანამ დახშულ მუხლში ჰაერის მოცულობა ორჯერ არ შემცირდა. აღმოჩნდა, რომ ამ პირობებში ვერცხლისწყლის დონეთა სხვაობა ორივე მილში იყო 76 სმ. ე.ი. ერთი და იგივე მასის ჰაერის წნევის ორჯერ გადიდებით მოცულობა ორჯერ შემცირდა.
ამრიგად, პირველად დადგინდა კავშირი აირის მდგომარეობის პარამეტრებს შორის. მოგვიანებით გამოიკვლიეს სხვადასხვა აირები და დამტკიცდა კანონის ზოგადობა. იგი ფიზიკაში შევიდა ბოილ - მარიოტის კანონის სახელით.
ამრიგად, ბოილმა და მარიოტმა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად დაადგინეს, რომმუდმივი ტემპერატურის დროს მოცემული მასის აირის მოცულობისა და წნევის ნამრავლი მუდმივია.
ამ კანონის მათემატიკური ჩანაწერი ადვილად მიიღება იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლებიდან:
მოცემული მასის აირის წნევა მუდმივი ტემპერატურის დროს მოცულობის უკუპროპორციულია.
ბოილ-მარიოტის კანონის შესაბამის გრაფიკს იზოთერმა ეწოდება. იგი გამოსახავს უკუპროპორციულ დამოკიდებულებას წნევასა და მოცულობას შორის. როგორც ვიცით, ასეთი სახის მრუდს მათემატიკაში ჰიპერბოლა ეწოდება. თითოეულ განსხვავებულ მუდმივ ტემპერატურას განსხვავებული იზოთერმა შეესაბამება. ტემპერატურის ზრდისას მუდმივი მოცულობის პირობებში წნევა იზრდება, ამიტომ უფრო მაღალი T2ტემპერატურის შესაბამისი იზოთერმა შედარებით დაბალი T1 ტემპერატურის შესაბამის იზოთერმაზე მაღლა მდებარეობს
ძნელი არაა ამ კანონის შინაარსობრივი გააზრება, მას შემდეგ, როცა ჩვენთვის ცნობილია ჭურჭელში მოთავსებული აირის მიერ კედლებზე წარმოებული წნევის მექანიზმი, კერძოდ, ჭურჭელში მყოფი აირის წნევა აიხსნება კედლებზე მოლეკულების დაჯახებებით და მოლეკულების მიერ მასზე ძალთა იმპულსების გადაცემით. წნევა, როგორც მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება გვიჩვენებს, ჭურჭელში აირის ნაწილაკთა კონცენტრაციის პირდაპირ პროპორციულია. ამიტომ, როდესაც აირის მოცულობა იცვლება, მის უკუპროპორციულად შეიცვლება ნაწილაკთა კონცენტრაცია (n=N/V) და ასეთივე ცვლილებას განიცდის წნევაც. ე.ი. აირის წნევა მუდმივ ტემპერატურაზე მისი მოცულობის უკუპროპორციულად იცვლება, რაც ნათლად ადასტურებს ბოილ-მარიოტის კანონის სამართლიანობას.
თუ აქ დააწკაპუნებთ, იხილავთ ბოილ-მარიოტის კანონის ანიმაციას და წარმოდგენილი აპლეტით შეგიძლიათ გააკეთოთ პატარა სავარჯიშო.
No comments:
Post a Comment