Εφαρμογή του νόμου για το φυσικό αέριο

Οι νόμοι των αερίων είναι μια ομάδα φυσικών αρχών που προβλέπουν τη συμπεριφορά των αερίων. Πολλοί από αυτούς τους νόμους αφορούν «ιδανικά» αέρια σε κλειστά συστήματα σε βαθμό Κελσίου και πίεση (STP). Ωστόσο, οι έννοιές τους θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να κατανοήσουν και να επηρεάσουν την εξάπλωση των φυσικών και χημικών διεργασιών μέσα στο σώμα. Κάθε εφαρμογή των νόμων για τα αέρια λειτουργεί με την ιδέα ότι η πίεση, ο όγκος και η θερμοκρασία είναι όλες αλληλένδετες μεταβλητές. Κάθε νόμος αερίων παρακολουθεί τη διακύμανση εντός των άλλων δύο μεταβλητών, ενώ διατηρεί τη μία μεταβλητή ως σταθερή.

Επεξήγηση του νόμου των τριών αερίων

Ο νόμος του Boyle είναι ένας νόμος αερίων στον οποίο η πίεση και ο όγκος έχουν αντίστροφη σχέση. Εάν η πίεση αυξηθεί, η ένταση θα μειωθεί και το αντίστροφο.

Ο νόμος του Καρόλου είναι γνωστός ως νόμος του όγκου. Σε αυτό, η πίεση διατηρείται σταθερή και ο όγκος είναι ευθέως ανάλογος με τη θερμοκρασία.

Στο νόμο του Gay-Lussac, ο όγκος παραμένει σταθερός, ενώ η πίεση παραμένει ευθέως ανάλογη της θερμοκρασίας.

Εφαρμογή του νόμου για τα αέρια

Ο νόμος του Boyle θα μπορούσε επίσης να ποσοτικοποιήσει ολόκληρο το πρόβλημα στο λαιμό λόγω του όγκου του αερίου χρησιμοποιώντας πληθυσμογραφία σώματος, η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των αλλαγών του όγκου σε διάφορα μέρη του σώματος και τον χαρακτηρισμό των συνεπειών του υψομέτρου στα αέρια σε περιορισμένες κοιλότητες μέσα στο σώμα. Καθώς το υψόμετρο αυξάνεται, η πίεση του περιβάλλοντος πέφτει, προκαλώντας διεύρυνση του όγκου σε περιορισμένα μέρη σύμφωνα με το νόμο του Boyle. Παρατηρήστε την επέκταση μιας σφραγισμένης τσάντας πατατάκια σε ένα ανερχόμενο εμπορικό αεροσκάφος για να καταδείξετε αυτό το φαινόμενο.

Η λειτουργία ενός θερμομέτρου αέρα, το οποίο χρησιμοποιεί την αλλαγή του όγκου ενός αερίου (όπως το υδρογόνο) για να εμφανίσει τη μεταβολή της θερμοκρασίας, ή θα φανεί πιο ρεαλιστικά εισάγοντας ένα μπαλόνι γεμάτο με αέριο σε έναν καταψύκτη και παρακολουθώντας την απώλεια σε όγκο που συμβαίνει, καταδεικνύει το νόμο του Gay-Lussac. Από τη σύνδεση που υποδεικνύεται στο νόμο του Καρόλου, θα δούμε ότι η αύξηση της θερμοκρασίας από 20 βαθμούς C (273 βαθμοί Κ) σε 37 βαθμούς Κελσίου (310 βαθμούς Κ) θα αυξήσει τον αριθμό των εισπνεόμενων αερίων.

Όταν εργάζεστε με αέρια σε κανονικές θερμοκρασίες και πιέσεις, ο συνδυασμένος νόμος αερίων βοηθά τους τόνους. Όπως και άλλοι νόμοι αερίων που υποστηρίζουν την ιδανική συμπεριφορά, γίνεται λιγότερο ακριβής σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Στη θερμοδυναμική και την υδραυλική, εφαρμόζεται ο νόμος. Για παράδειγμα, θα χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη του καιρού υπολογίζοντας την πίεση, τον όγκο και τη θερμοκρασία του αερίου στα σύννεφα.

Στον τρόπο ζωής, ο νόμος των συνδυασμένων αερίων έχει εφαρμογές. Όταν η ποσότητα του αερίου παραμένει σταθερή, αλλά η πίεση, ο όγκος και η θερμοκρασία κυμαίνονται, ισχύει αυτός ο κανόνας. Ο σχηματισμός σύννεφων, τα ψυγεία και τα κλιματιστικά, για παράδειγμα, όλα προβλέπονται από το νόμο. Χρησιμοποιείται επίσης σε υπολογισμούς που περιλαμβάνουν θερμοδυναμική και υδραυλική.

Η σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας περιγράφεται από το νόμο του Gay-Lussac που χρησιμοποιείται στον μηχανισμό των βαλβίδων εκτόνωσης πίεσης σε φιάλες αερίου. Όταν η πίεση μέσα σε έναν κύλινδρο αερίου αυξάνεται πάνω από ένα καθορισμένο όριο πίεσης χάρη στην αύξηση της θερμοκρασίας, η βαλβίδα ασφαλείας πίεσης ανοίγει για να σταματήσει μια έκρηξη. Επειδή οι περισσότερες φυσιολογικές δραστηριότητες συμβαίνουν στους 37 βαθμούς Κελσίου, ο νόμος του Gay-Lussac έχει ελάχιστη θεραπευτική εφαρμογή.

Η κατάδυση μπορεί να είναι ένα άθλημα που περιλαμβάνει υποβρύχιες καταδύσεις. Οι ανθρώπινοι πνεύμονες μπορούν να συγκριθούν με τα δοχεία που συγκρατούν το αέριο στους αυτοδύτες. Η πίεση του νερού είναι πάνω από την ατμοσφαιρική πίεση και η πίεση του νερού αυξάνεται με το βάθος. Η πίεση του νερού αυξάνεται με κάθε σταδιακό πόδι που κατεβαίνουν οι δύτες. Οι δύτες πρέπει να προσαρμόσουν την αναπνοή τους για να φροντίσουν για τη σωστή ισορροπία πίεσης μεταξύ των πνευμόνων τους και, επομένως, του νερού. Για να επιτευχθεί ισορροπία, αυτή η μετατόπιση πρέπει επίσης να συμβεί σταδιακά. Σε μια ζεστή μέρα, εάν ένας δύτης ανέβει γρήγορα με γεμάτους πνεύμονες, η ποσότητα αέρα μέσα στους πνεύμονες μπορεί να αυξηθεί γρήγορα. Ως αποτέλεσμα, πρέπει να εκπνεύσει γρήγορα για να επιτρέψει στα αέρια μέσα στους πνεύμονες να φύγουν.

Σε αυτό το παράδειγμα, υπάρχουν μόνο δύο αέρια μέσα στον συνδυασμό. Ως αποτέλεσμα αυτής της εξίσωσης, το οξυγόνο αντιπροσωπεύει το 21% της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας επειδή αποτελεί το 21% της ατμόσφαιρας. Όταν οι άνθρωποι πηγαίνουν σε μεγάλα υψόμετρα και κάνουν check out για να αναπνεύσουν, πληρούν τον κανόνα του Dalton. Σύμφωνα με το νόμο του Dalton, η μερική πίεση του οξυγόνου πέφτει καθώς η συνολική πίεση του αέρα μειώνεται καθώς ανεβαίνουν ψηλότερα. Όταν η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται, είναι δύσκολο να εισπνεύσετε οξυγόνο. Όταν συμβεί αυτό, μπορεί να συμβεί υποξία, ένα επικίνδυνο ιατρικό ζήτημα που θα προκαλέσει θάνατο.

Συμπέρασμα

Ο νόμος συνδυασμένων αερίων ισχύει όταν υπάρχει ένα κλειστό δοχείο ή διαμέρισμα με σκληρή και γρήγορη ποσότητα αερίου. Ο νόμος του συνδυασμένου αερίου πήρε το όνομά του επειδή συνδυάζει τρεις προηγούμενους νόμους:τον νόμο του Gay-Lussac, τον νόμο του Charles και τον νόμο του Boyle. Αυτοί οι κανόνες εξηγούν γιατί ο λόγος της πίεσης και του όγκου ενός στοιχείου προς τη θερμοκρασία παραμένει σταθερός για μια δεδομένη ποσότητα αερίου.