Charles Law vs Boyle law
חוק צ'ארלס וחוק בויל הם שני חוקים חשובים מאוד העוסקים בגזים. שני חוקים אלו יכולים לתאר תכונות רבות של הגזים האידיאליים. חוקים אלו נמצאים בשימוש נרחב בתחומים כמו כימיה, תרמודינמיקה, תעופה ואפילו יישומים צבאיים. חיוני להבנה מוצקה בשני החוקים הללו כדי להצטיין בתחומים כאלה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם חוק צ'ארלס וחוק בויל, הגדרותיהם, יישומי חוק צ'ארלס וחוק בויל, קווי הדמיון ביניהם ולבסוף ההבדלים בין חוק צ'ארלס לחוק בויל.
חוק בויל
חוק בויל הוא חוק גז. הוא מוגדר לגז אידיאלי. יש צורך בהבנה נכונה לגבי גז אידיאלי, כדי להבין את חוקי הגז האידיאליים הללו. גז אידיאלי הוא גז שהנפח שתופסת לו כל מולקולה הוא אפס; גם המשיכה הבין-מולקולרית בין המולקולות היא אפס. גזים אידיאליים כאלה אינם קיימים בתנאי החיים האמיתיים. הגזים, הקיימים בחיים האמיתיים, ידועים בתור גזים אמיתיים. לגזים אמיתיים יש נפחים מולקולריים וכוחות בין-מולקולריים. אם הנפח המשולב של כל המולקולות של גז אמיתי זניח בהשוואה לנפח המיכל, והכוחות הבין-מולקולריים זניחים בהשוואה למהירויות של המולקולות, אזי הגז יכול להיחשב כגז אידיאלי באותה מערכת. ניתן לקבוע את חוק בויל, שהוצע בשנת 1662 על ידי הכימאי והפיזיקאי רוברט בויל, כדלקמן. עבור כמות קבועה של גז אידיאלי, הנשמר בטמפרטורה קבועה, הלחץ והנפח עומדים ביחס הפוך.
מערכת סגורה היא מערכת שבה לא יתכן חילופי מסה בין הסביבה למערכת, אך אפשרי החלפת אנרגיה.חוק בויל מציע שהמכפלה של הלחץ והנפח של גז אידיאלי, בטמפרטורה קבועה, יהיו קבועים. במילים אחרות, P V=K, כאשר p הוא הלחץ, V הוא הנפח, ו-K הוא הקבוע. המשמעות היא שאם הלחץ של מערכת כזו מוכפל, הנפח של אותה מערכת יהפוך למחצית מערכה המקורי.
חוק צ'ארלס
חוק צ'ארלס הוא גם חוק גז, שמוגדר כגז אידיאלי במערכת סגורה. זה קובע שעבור מערכת גז אידיאלית סגורה בלחץ קבוע, נפח המערכת עומד ביחס ישר לטמפרטורת המערכת. חוק זה פורסם לראשונה על ידי הפילוסוף הצרפתי ג'וזף לואיס גיי-לוסאק, אך הוא זיכה את הגילוי לז'אק שארל. חוק זה מציע שעבור מערכת כזו, היחס בין הטמפרטורה לנפח חייב להיות קבוע. במילים אחרות, V/T=K, כאשר V הוא נפח הגז ו-T הוא טמפרטורת הגז. יש לציין שמבחינה מתמטית, מידתיות זו תעבוד רק עבור סולם קלווין, שהוא סולם טמפרטורה מוחלט.
מה ההבדל בין חוק צ'ארלס לחוק בויל?
• חוק צ'ארלס מוגדר למערכת עם לחץ קבוע בעוד שחוק בויל מוגדר למערכת עם טמפרטורה קבועה.
• שני המונחים המעורבים בחוק צ'ארלס הם פרופורציונליים זה לזה בעוד שהמונחים המעורבים בחוק בויל הם פרופורציונליים הפוכים.
