Газови закони - Максикури
Обществото е разработило закони, които му позволяват да контролира и насочва населението. Тежестта на тези закони варира в зависимост от държавата и вида на политическия режим. Например, закон във вашата държава изисква от вас да плащате данъци.
Природата също има свои закони, които управляват различните физични или химични явления. Голямата разлика между природните закони, т.е. тези на природата, и изкуствените закони, т.е. тези, създадени от хората, е тяхната твърдост.
Наистина, природните закони не могат да бъдат заобиколени, докато тези на обществото служат по-скоро като ръководства за преценка по официален начин на деянията на индивидите.
Законите на газовете са неизменни, тоест не подлежат на промяна. Например, един от тези закони предвижда, че газът в затворен съд упражнява еднакъв натиск върху всички точки на стените; този закон е винаги вярно, без значение къде и кога се проверява.
В това проучване ще изучавате различните закони, които управляват поведението на газовете.
Изследването, наречено свойства на газовете, ви учи, че въздухът има маса и следователно тегло. Знаете също, че течностите, по силата на гравитацията, упражняват натиск върху потопени в тях тела. По същия начин въздухът, съставляващ атмосферата, чието тегло е значително, създава натиск върху земята и върху телата, поставени в тази атмосфера.
Хората и животните, които обитават този въздушен океан, не знаят за наличието на атмосферно налягане, тъй като то се упражнява еднакво от всички страни на тялото, включително вътре; следователно налягането е балансирано във всички посоки.
Базова единица определено за налягането в международната система от единици е паскал (Pa) и нютон (N). Налягането от 1 Pa обаче всъщност е твърде ниско налягане, за да го възприеме чувството ни за допир. Затова през повечето време използваме множители, килопаскал (kPa) и мегапаскал (MPa).
Повечето налягания са посочени спрямо референтното налягане, т.е. атмосферното налягане.
Атмосферното налягане обаче варира в зависимост от местоположението и атмосферните условия, на морското равнище, между 98 и 104 kPa. Като цяло той остава доста стабилен при 101 kPa, както може да се види всеки ден в секцията за времето.
В настоящата практика друга единица, т.нар "бар", поради приблизителното му съответствие с атмосферното налягане (p atm).
1 бара = 100 kPa
Знайте, че когато говорим за натиск, е по-добре да изчислим порядък, а не да се фокусираме върху точността. В този смисъл запазете следните връзки: p atm = приблизително 1 bar = приблизително 100 kPa
Абсолютното налягане във флуида е реалното налягане на тази течност, тоест налягането, което преобладава във всички нейни молекули. Например въздухът, който дишаме, има абсолютно налягане около p = 1,01 бара.
При измерване на налягането на течност, затворена в затворен съд, използвайкиманометър като този на следващата фигура, получаваме ефективното налягане на тази течност, тоест стойността на неговото налягане, без да се взема предвид атмосферното налягане.
Следователно измерваме излишното налягане спрямо атмосферното налягане. Всъщност манометърът е подложен от самото начало на атмосферно налягане.
Следователно всички показания, които правите по време на работния си опит, отразяват ефективен натиск. Следователно ефективното налягане от 500 kPa (5 бара) е налягане с 500 kPa по-високо от атмосферното налягане.
Манометър:
За да знаем абсолютното налягане на течност, затворена в затворен съд, трябва да добавим към ефективното налягане стойността на нормалното атмосферно налягане, т.е. приблизително 1 бара или 100 kPa. Следователно ефективното налягане от 500 kPa е еквивалентно на абсолютно налягане от 600 kPa.
Ефективното налягане се нарича още "относително налягане", тъй като се получава отчитане спрямо атмосферното налягане. На английски казваме и манометър.
Двойно действащият цилиндър на следващата фигура работи с налягане от 7 бара. Това е налягането, отчетено на манометъра, наречено относително налягане. Преди въздухозаборника камерите на цилиндрите са били под атмосферно налягане през отработените газове, т.е. 1 бара. Манометърът показва 0. Абсолютното налягане е равно на 7 + 1 = 8 бара.
Налягания:
Вакуум налягане:
За разлика от компресора, който компресира въздуха под налягане, ние получаваме отрицателно налягане в сравнение с атмосферното налягане, когато се опитваме да създадем вакуум в затворен съд. Това отрицателно налягане се обозначава с израза "вакуумно налягане".
Скалата на вакуумното налягане работи обратно на останалите, тъй като тя клони към идеалния вакуум. Следователно максималното вакуумно налягане е атмосферно налягане, и най-ниското налягане, абсолютен вакуум (0 Pa). На практика е технически невъзможно вакуумната помпа да достигне идеалния вакуум поради течове.
Ние идентифицираме манометри с отрицателно налягане използвайки съкращението "VAC". Тъй като обхватът на отрицателните налягания е малък, повече се използват мерни единици, различни от Pa за по-голяма точност. Стойностите в скоби съответстват на максималното отрицателно налягане, т.е.на атмосферното налягане:
- паскали (101 000 Pa);
- метри вода (10,33 м);
- сантиметри живак (76 cm Hg).
Следващата фигура сравнява различните скали на налягане по отношение на вакуума и атмосферното налягане.
Сравнение на налягането:
„При постоянна температура обемът, зает от дадена маса газ, варира обратно на налягането, което поддържа.“ Можем да запишем тази връзка под формата на следното уравнение: p 1 V 1 = p 2 V 2 = Постоянно
В началото начални условия, обемът на въздуха V 1 (V 1 = 1) на цилиндър е при налягането p 1 , атмосферно налягане, под действието на силата F 1. Ако обемът на въздуха V 1 се компресира под действието на силата F 2, за да се получи обем V 2, половината от V 1, налягането p 2 ще се удвои. Фигура 1.5 показва тези вариации.
Вариации на p като функция от V:
Хипотези:
1 атм = 1,013 бара;
p 1 = 1 бара за V 1 = 1;