تبادل
لینک هوشمند
.
قوانين گازها
الف) فشار چيست؟
ب) اندازه گيري فشار هوا و فشار گازها
ج) قانون بويل
د) قانون شارل
و) نظريه جنبش مولكولي گازها
الف) فشار چيست؟
فشار مقدار نيرويي است كه بر واحد سطح وارد مي شود.
توجه: همانطور كه از رابطه بالا مشخص است، فشار با سطحي كه نيرو بر آن وارد مي شود رابطه اي عكس دارد. اين به
آن معناست كه اگر هر چه سطحي كه نيرو بر آن وارد مي شود بزرگتر باشد، ميزان فشار كمتر است و برعكس. به
عنوان مثال به شكل زير توجه كنيد.
.
سئوال: اين كتاب نيرويي معادل وزن خود بر ميز وارد مي كند. در كدام حالت فشار بيش تري بر ميز وارد مي شود؟
پاسخ: حالتي كه كتاب روي ميز خوابيده است، فشار كمتر است. چون سطحي كه نيرو بر آن وارد مي شود بيشتر است.
توجه: در سيالات (مايع و گاز) با افزايش عمق فشار بيشتر مي شود. هر چه ارتفاع سيال بيشتر باشد، به دليل وزن
بيشتر، فشار آن نيز بيشتر مي شود.
فشار يك مايع نه تنها به ته ظرف بلكه به ديواره هاي آن نيز وارد مي شود، در واقع در هر عمقي از يك مايع، فشار
به طور برابر به همه جهت ها وارد مي شود. هر چه غواصان در عمق بيشتري شنا كنند، فشار آب بيشتري را احساس
خواهند كرد.
در يك سيال (مايع يا گاز) با افرايش عمق، فشار افزايش مي يابد
.
فشار هوا
هواكره نيز كه مخلوطي از گازها مي باشد، به علت داشتن وزن در همه جهت ها فشار وارد مي كند. ما به عنوان يك
موجود زنده كه در ته اقيانوسي از هوا زندگي مي كنيم. در معرض اين فشار هوا قرار داريم. اين فشار را فشار هوا
مي نامند.
توجه ( 1) :ما فشار هوا را احساس نمي كنيم. چرا كه اين فشار در همه جهت ها بر درون و بيرون بدن ما وارد مي شود.
توجه ( 2) :فشار هوا در سطح دريا تقريباً برابر فشاري است كه يك وزنه يك كيلوگرمي به سطحي به مساحت يك
سانتي متر مربع وارد مي كند.
توجه ( 3) :در خارج از هواكره زمين، هوايي وجود ندارد و فضانوردان ناگزيرند لباس هاي ويژه اي بپوشند كه درون
فضاي بسته آن ها، فشار ساختگي وجود داشته باشد. بدون اين لباس ويژه، فضانوردان در فضا منفجر مي شوند.
آزمايش كنيد:
درون يك ليوان آن قدر آب بريزيد تا لبريز شود. سپس يك تكه مقوا به ابعاد سانتي متر روي دهانه ليوان قرار
دهيد در حالي كه با يك دست مقوا را نگه داشته ايد، ليوان را در ظرف شويي وارونه كنيد. حال دست خود را برداريد.
چه مشاهده مي كنيد؟ آيا آب بيرون م يريزد يا نه؟
پاسخ: خير، آب درون ليوان بيرون نمي ريزد و مقوا همچنان به ليوان چسبيده است. علت در اين است كه فشار هوا و
نيرويي كه آن بر مقوا وارد مي كند از نيروي جاذبه زمين بيشتر است و مقوا توسط فشار هوا محكم به ليوان چسبيده
است.
.
ب) اندازه گيري فشار هوا و فشار گاز
براي اندازه گيري دقيق فشار هوا از دستگاهي به نام فشار سنج جيوه اي
يا بارومتر جيوه اي استفاده مي كنند. اين دستگاه از يك لوله شيشه اي
بلند ساخته شده است كه يك انتهاي آن بسته شده است و درون آن از
جيوه پر شده است. و انتهاي ديگر آن در ظرفي پر از جيوه قرار گرفته
است. اما لازم به ذكر است كه فضاي خالي بالا ستون جيوه نزديك به
خلاء كامل است.
توجه: در فضاي خالي بالاي لوله هيچ هوايي وجودندارد و تنها مقدار ناچيزي بخار جيوه يافت مي شود.
همان طور كه از شكل مشخص است، ارتفاع ستون جيوه، به فشار هوا بستگي دارد. به خاطر همين دليل است كه
ارتفاع اين ستون معياري براي اندازه گيري فشار هوا مي باشد.
اما به راستي چرا جيوه از لوله پايين نمي آيد تا درون ظرف پر از جيوه بريزد؟ پاسخ در اين است كه فشار هوا بر سطح
جيوه درون ظرف يك نيروي رو به بالا ايجاد مي كند كه اين نيرو، بر نيروي روبه پايين ناشي از وزن ستون جيوه غلبه
مي كند، بنابراين جيوه از لوله پايين نمي آيد.
توجه ( 1) : ميانگين فشار هوا در سطح دريا را فشار هواي معمولي يا فشار هواي استاندارد مي نامند. در اين فشار هوا،
ارتفاع ستون جيوه 760 ميلي متر است كه به اختصار نوشته مي شود.
.
توجه ( 2) : هر چه از سطح دريا بالاتر مي رويم، فشار هوا كمتر مي شود. در نتيجه ارتفاع ستون جيوه در بارومتر نيز از
760 ميليمتر جيوه كمتر شده و هر چه از سطح پايين تر م يرويم، فشار هوا بيشتر شده و ارتفاع ستون جيوه در
بارومتر نيز از 760 ميلي متر جيوه بيشتر مي شود.
همانطور كه گفته شد فشار هوا در سطح دريا را به عنوان فشار هواي استاندارد مي شناسند كه برابر يك اتمسفر
در نظر م يگيرند. بنابراين داريم كه:
SI است. در حاليكه اتمسفر و ميلي متر جيوه دو واحد غير SI واحد فشار در سيستم ( Pa) توجه ( 2) : پاسكال
هستند. لذا فشار استاندارد برحسب پاسكال برابر است با:
مانومتر
براي اندازه گيري فشار گاز محبوس در يك ظرف از وسيله ديگري به نام مانومتر استفاده مي كنند مانومتر شامل يك
است كه در آن جيوه ريخته شده و دو سر آن باز است. در حالي كه اين لوله به هيچ گازي U لوله ي شيشه اي به شكل
غير از هوا مرتبط نيست، سطح مايع جيوه در دو شاخه آن يكسان است. (شكل آ) اما وقتي يك سر آن به ظرف داراي
گاز متصل مي كنيم، آنگاه بسته به اينكه فشار گاز محبوس درظرف بيشتر و يا كمتر از فشار هوا خارج باشد، جيوه در
شاخه ديگر لوله بالا مي رود و يا پايين مي آيد. به مثال زير توجه كنيد.
.
در شكل (آ) به علت برابر بودن فشارها ارتفاع ستون جيوه در هر دو لوله برابر است.
در شكل (آ) به علت برابر بودن فشارها ارتفاع ستون جيوه در هر لوله برابر است. اما در مقايسه شكل (ب) با شكل (آ)
پي مي بريم كه فشار گاز درون حباب شيشه اي بيشتر از فشار هوا است. چرا كه جيوه بالا برده است. بنابراين
مقدار فشار گاز درون حباب برابر است با
سئوال: فشار گاز درون هر يك از حباب ها را بدست آوريد:
.
پاسخ: ابتدا حباب 1 را بررسي مي كنيم: مشاهده م يكنيم جيوه در لوله خميده متصل به حباب بالا آمده است و اين
نشان دهنده اين است كه فشار هوا از فشار گاز درون حباب 1 بيشتر است. بنابراين براي دستيابي به فشار گاز 1 بايد
فشار هوا را از مقدار جابجايي جيوه كم كنيم پس:
فشار گاز درون حباب 1
نكته: در اينجا به موردي بر مي خوريم و كه فشار هوا از فشار 760 ميلي متر جيوه بيشتر است. بنابراين
اندازه گيري در مكاني پائين تر از سطح دريا (فشار 760 ميلي متر جيوه) صورت گرفته است.
در مورد حباب 2 به اين نتيجه م يرسيم كه فشار گاز 2 از فشار هوا بيشتر بوده است بنابراين:
فشار گاز درون حباب 2
نكته: وقتي فشار هوا مي باشد يعني اينكه اندازه گيري در مكاني بالاتر از سطح دريا صورت گرفته است.
قانون بويل
براي اولين دانشمند انگليسي به نام رابرت بويل به رابطه بين فشار و حجم گازها پي برد. براي درك رابطه بين فشار و
حجم گازها، دما را ثابت در نظر مي گيريم. زيرا تغيير دما، بر حجم گازها تأثيرگذار است. به طور كلي قانون بويل را
اين طورمي توان بيان كرد.
.
به بيان ساده تر: حجم يك نمونه از گاز در دماي ثابت با فشار گاز رابطه اي عكس دارد. يعني اگر فشار گاز دوبرابر شود،
حجم به نصف مقدار قبلي خود كاهش مي يابد و اگر فشار گاز نصف شود، حجم گاز دو برابر مي گردد.
توجه: گازها بر خلاف مايعات و جامدات، تراكم پذير هستند. يعني مي توان آن ها را فشرد. علت آن در اين است كه
فاصله بين مولكول ها در گازها زياد است و با عمل فشردن مي توان اين فاصله را كاهش داد تا حجم كمتري را اشغال
كنند.
3 اتمسفر و حجم برابر با 8 ليتر دارد. اگر چنانچه فشار گاز را / سئوال: يك نمونه گاز در دماي ثابت، فشاري برابر با 5
0 اتمسفر برسانيم. مطلوب است حجم ثانويه گاز بر حسب ليتر؟ / به 5
پاسخ: چون دما ثابت درنظر گرفته است. بنابراين از روابط قانون بويل استفاده مي كنيم.
<ارسال توسط
آخرین مطالب
ورود
اعضا:
خبرنامه وب سایت:
آمار
وب سایت:
