Under århundradena har forskare upptäckt lagar som förklarar hur egenskaper som volym och tryck påverkar hur gaserna beter sig. Du bevittnar verkliga tillämpningar av minst en av dessa lagar - Boyles lag - dagligen, kanske utan att du någonsin vet att du observerar viktiga vetenskapliga principer i aktion.

Molekylär rörelse, volym och fotbollar

Enligt Charles Law är volymökningen proportionell mot temperaturökning om du värmer en fast mängd gas vid konstant tryck. Demonstrera denna lag genom att observera hur en uppblåst fotboll som har varit inomhus blir mindre om du tar den ute på en kall dag. Propanfördelare utnyttjar Karls lag genom att sänka temperaturen till -42,2 grader Celsius (-44 Fahrenheit) - en åtgärd som omvandlar propan till en vätska som är lättare att transportera och lagra. Propanfluider eftersom temperaturen sjunker, gasens molekyler kommer närmare varandra och volymen minskar.

Andning gjorde svårt förhöjt av Daltons lag

Daltons lag säger att en gasblandnings totala tryck är lika med summan av alla gaser som ingår i blandningen, som visas i följande ekvation:

Totalt tryck = Tryck 1 + Tryck 2

Detta exempel förutsätter att endast två gaser finns i blandningen. En konsekvens av denna lag är att syre står för 21 procent av atmosfärens totala tryck eftersom det utgör 21 procent av atmosfären. Människor som stiger upp till höga höjder upplever Daltons lag när de försöker andas. När de klättrar högre sänker syrepartialtrycket när det totala atmosfärstrycket minskar i enlighet med Daltons lag. Syre har svårt att göra det i blodet när gasens partiella tryck minskar. Hypoxi, ett allvarligt medicinsk problem som kan leda till döden, kan uppstå när det händer.

Överraskande konsekvenser av Avogadros lag
Amadeo Avogadro gjorde intressanta förslag 1811 som nu formulerar Avogadros lag. Det står att en gas innehåller samma antal molekyler som en annan gas med samma volym vid samma temperatur och tryck. Detta betyder att när du dubbelar eller tredubblar gasens molekyler, fördubblas volymen eller tredubblar om tryck och temperatur förblir konstanta. Massorna av gaserna kommer inte att vara desamma eftersom de har olika molekylvikter. Den här lagen hävdar att en luftballong och en identisk ballong som innehåller helium inte väger detsamma eftersom luftmolekyler - som huvudsakligen består av kväve och syre - har mer massa än heliummolekyler.

Måtten på omvända tryckförhållanden < Robert Boyle studerade också de spännande relationerna mellan volym, tryck och andra gasegenskaper. Enligt sin lag är gasens trycktider sin volym en konstant om gasen fungerar som en idealisk gas. Detta betyder att en gass trycktider volym vid ett ögonblick motsvarar dess trycktider volym vid en annan när du justerar en av dessa egenskaper. Följande ekvation illustrerar detta förhållande:

Pressure_Before_Manipulation x Volume_Before_Manipulation = Pressure_After_Manipulation x Volym_After_Manipulation.

I ideala gaser omfattar kinetisk energi all gasens inre energi och temperaturförändring sker om denna energi förändras. (ref 6, första stycket åter denna definition). Denna lags principer berör flera områden i det verkliga livet. När du andas in, ökar din membran lungans volym. Boyles lag håller på att lungtrycket minskar, vilket orsakar atmosfärstryck för att fylla lungorna med luft. Omvänden händer när du andas ut. En sprutfyllnad med samma princip drar sin kolv och sprutans volym ökar, vilket medför en motsvarande tryckminskning inuti. Eftersom vätskan är vid atmosfärstryck, rinner den in i lågtrycksområdet inuti sprutan.