Search This Blog

Friday, December 30, 2011

გეი-ლუსაკის კანონი

ეს კანონი 1802 წელს იქნა მიღებული ფრანგი მეცნიერის  გეი-ლუსაკის  მიერ (1778-1850), ხოლო ერთი წლით ადრე იგივე კანონი ზოგადი ფორმით ჩამოყალიბებული ჰქონდა ინგლისელ ქიმიკოსსა და ფიზიკოსს  ჯონ დალტონს (1766-1864). დალტონმა განსაზღვრა, რომ ნებისმიერი აირი იზობარული (P=Const)გათბობის დროს ერთნაირად ფართოვდება; გეი-ლუსაკმა კი დაადგინა იზობარული გათბობისას არა მხოლოდ აირთა ერთნაირი გაფართოება, არამედ ზუსტად გათვალა მისი გაფართოების თერმული კოეფიციენტის რიცხვითი მნიშვნელობა.

α=1/273=0.00366 გრად -1
აირთა სითბური გაფართოების კოეფიციენტი α თავის მხრივ არის 0o C-იანი აირის მოცულობის ერთეულის ნამატი მისი ერთი გრადუსით გათბობის დროს. ამიტომ აირის იზობარულ გათბობაზე ჩამოყალიბებული გეი-ლუსაკის კანონი მათემატიკურად ასე ჩაიწერება:
α=(Vt-V0)/V0t=1/273   ანუ    V1=V0+V0t/273
ბოლო ტოლობაში ცელსიუსის სკალაზე ათვლილ ტემპერატურას თუ შევცვლით კელვინის სკალის ტემპერატურით (t=T-273), მივიღებთ: Vt=V0T/273
საიდანაც ჩანს, რომ აირის იზობარული გათბობის დროს მისი მოცულობა აბსოლუტური ტემპერატურის პირდაპირპროპორციულად იცვლება. ე.ი. ზოგადად შეგვიძლია დავწეროთ: 
                      V1/V2=T1/T2
გეი-ლუსაკის კანონს შეიძლება გავუკეთოთ ორნაირი ფორმულირება:
1. მოცემული მასის აირის  1o-ით იზობარული გათბობის დროს მისი მოცულობა იზრდება იმ მოცულობის 1/273 ნაწილით, რომელიც მას ეკავა 0oC-ზე.
2. მოცემული მასის აირის იზობარული გათბობის დროს მისი მოცულობა აბსოლუტური ტემპერატურის პირდაპირპროპორციულად იზრდება.
გეი-ლუსაკის კანონის ორივე ფორმულირება ერთი და იმავე შინაარსისაა და დასტურდება ცდით.
  


ამ კანონის მათემატიკური ჩანაწერი ადვილად მიიღება იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლებიდან:
აირის იზობარული გათბობის დროს მისი გაფართოება შეიძლება დემონსტრირებულ იქნეს მარტივი ხელსაწყოთი, რომელსაც დილატომეტრი ჰქვია. იგი არის შტატივზე დამაგრებული კოლბა, რომელსაც გაკეთებული აქვს ჰერმეტულ საცობში გაყრილი და მართი კუთხით მოხრილი მინის მილი. მილის მოხრილ მუხლში, რომელიც ჰორიზონტალურ მდებარეობაშია, მოთავსებულის შეღებილი სითხის წვეთი.შეღებილი სითხის წვეთს თავისუფლად შეუძლია გადაადგილება მარცხნივ და მარჯვნივ. თავდაპირველად მილში სითხის წვეთი წონასწორულ მდგომარეობაშია, რაც ნიშნავს, რომ კოლბაში მოთავსებული აირის წნევა ატმოსფერული წნევის ტოლია.

მილის შეთბობის დროს ვნახავთ, რომ შეღებილი წვეთი მარჯვნივ გადაადგილდება, ხოლო გაცივებით - მარცხნივ. წვეთის გადაადგილება მარცხნივ ან მარჯვნივ იმის მაუწყებელია, რომ კოლბაში არსებული აირის მოცულობა იცვლება, ხოლო შეჩერება მაჩვენებელია იმისა, რომ ნებისმიერ ადგილას იგი წონასწორდება მარცხნივ და მარჯვნივ მოქმედი ტოლი წნევებით. რადგან წვეთის მარჯვენა მხარეზე მოქმედი ატმოსფერული წნევა უცვლელია, მისი ნებისმიერი მდგომარეობის დროს, ამიტომ კოლბაში აირის წნევაც მუდმივი რჩება. ე.ი. აირის გათბობა ხდება იზობარულად.
თუ მოხრილ მილს დანაყოფები ექნება და ზუსტად განვსაზღვრავთ კოლბაში მოთავსებული აირის მოცულობას, ამ ცდით არა მხოლოდ აირის სითბური გაფართოება შეიძლება შევისწავლოთ, არამედ გარკვეული მიახლოებით შეიძლება დავადგინოთ აირთა სითბური გაფართოების კოეფიციენტის სიდიდეც.

გეი-ლუსაკის კანონის შესაბამისი გრაფიკი არის წრფე. რომელიც გადის V, T კოორდინატთა სათავეზე და გარკვეული კუთხით არის დახრილი აბსცისათა (ტემპერატურის) ღერძის მიმართ. მას იზობარა ეწოდება. აირის ყოველ მოცემულ წნევას გარკვეული იზობარა შეესაბამება. მუდმივი ტემპერატურის დროს წნევის გაზრდისას, ბოილ-მარიოტის კანონის თანახმად, აირის მოცულობა კლებულობს, ამიტომუფრო მაღალი წნევის P2 შესაბამისი იზობარა უფრო მცირე წნევის P1 შესაბამის იზობარაზე დაბლაა.

გრაფიკის დახრის კუთხე დამოკიდებულია ჭურჭელში მოთავსებული აირის წნევაზე. იგი გვიჩვენებს, რომ რაც უფრო დაბალია აირის წნევა, მით უფრო სწრაფად ხდება მისი სითბური გაფართოება. და პირიქით. ხოლო სათავესთან გრაფიკის წყვეტა მიგვანიშნებს, რომ აბსოლიტურ ნულთან მიახლოებისას აირი სითხედ გადაიქცევა და გეი-ლუსაკის კანონის გამოყენება სითხედ ქცეული აირისათვის აღარ შეიძლება.

თუ    აქ დააწკაპუნებთ,   შეგიძლიათ იხილოთ იზობარული პროცესის ანიმაცია და წარმოდგენილი აპლეტით შეასრულოთ პატარა სავარჯიშო.

No comments:

Post a Comment