04.03.03 – පීඩන නියමය

0
229

පීඩන නියමය

  • අචල පරිපූර්ණ වායු ස්කන්ධයක පරිමාව නියත විට එහි පීඩනය එම වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.

පරිපූර්ණ වායුවේ ස්කන්ධය හා පරිමාව නියත වන පීඩන නියමයට අනුව,

P ∝ T

සමානුපාතික නියතය K වන විට,

        P = KT

මෙම පීඩන නියමයේ සඳහන් K (සමානුපාතික නියතය) රඳා පවතින සාධක වන්නේ,

  1. නියතව තබා ගත් වායු ස්කන්ධය
  2. නියතව තබා ගත් වායු පරිමාව
  3. වායු වර්ගය
  4. වායු ස්වභාවය

අචල පරිපූර්ණ වායු ස්කන්ධයක අවස්ථා දෙකක් සඳහා පීඩන නියමය යෙදීම

වැදගත්:-

  • පරිපූර්ණ වායුව සඳහා පීඩන නියමය යෙදීමට නම් එහි අවස්ථා 2 දීම වායුවේ ස්කන්ධය හා පරිමාව නියත විය යුතු ය.

පීඩන නියමයට අනුරූප ප්‍රස්තාර

(1) T ට එදිරිව P

(2) T (සෙල්සියස් පරිමාණය) ට එදිරිව P

(3)T ට එදිරිව P/T

(4) P/T ට එදිරිව P

(5) log P ට එදිරිව log T

T ට එදිරිව P ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණය

(P) = K (T)
y    = m x
අනුක්‍රමණය(m) = K නියතයකි

එම නිසා අනුක්‍රමණය K නියතය වේ.

ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණයට බලපාන සාධක වන්නේ

  1. නියතව තබා ගත් වායු පරිමාව
  2. නියතව තබා ගත් වායු මවුල ගණන
    • වායු ස්කන්ධය
    • වායුවේ මවුලික ස්කන්ධය
  • පීඩන නියමය සනාථ කරන පරීක්ෂණයක දී A හා B ශිෂ්‍යයන් 2 නෙක් එකම වායු වර්ගය යොදා ගෙන පරීක්ෂණය සිදු කළ විට, ලද ප්‍රස්තාර සමපාත නොවීමට හේතු පැහැදිලි කරන්න.

A හා B දෙදෙනාට ම ලද ප්‍රස්තාර මූල ලක්ෂ්‍ය හරහා යන සරල රේඛා බැවින් දෙදෙනාට ම පීඩන නියමය සත්‍ය බව ලැබී ඇත.

නමුත් ප්‍රස්තාර සමපාත නොවීමට හේතු වන්නේ,

(1) A හා B දෙදෙනා ම එකම වායු පරිමාව නියතව තබා ගත්ත ද A, B ට වඩා වැඩි වායු මවුල ගණනක් නියතව පවත්වා ගැනීම.

(2) A හා B දෙදෙනා ම එකම වායු මවුල ගණනක් නියතව පවත්වා, A, B ට වඩා අඩු වායු පරිමාවක් නියතව පවත්වා ගැනීම.

පීඩන නියමය ප්‍රකාශ කළ හැකි තවත් ආකාරයක්

  • පරිපූර්ණ වායු ස්කන්ධයක, පරිමාව නො වෙනස් වන විට එහි උෂ්ණත්වය වැඩි කරන සෑම 10C ක් සඳහා ම පීඩනය 00C  දී පීඩනයෙන් 1/273 ක් බැගින් වැඩි වේ.

මෙම ආකාරය භාවිතයෙන් මීට පෙර ඉගෙන ගත් පීඩන නියමය ප්‍රකාශ කිරීමේ ආකාරය ඔප්පු කළ හැක.

0°C දී වායුවේ පීඩනය –  P0

θ°C දී වායුවේ පීඩනය  – P

P = P0 + P0  (θ/273)

P = P0 (1 + θ/273)

P = P0 (273 + θ)/273

P = P0 T/273

0°C දී පීඩනය වන Pනියත බැවින්

P ∝ T

  • මේ අනුව පරිපූර්ණ වායුවක ස්කන්ධය හා පරිමාව නියත වන්නේ නම් එහි පීඩනය නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.

වායුවේ නියත පරිමාවේ දී පීඩන ප්‍රසාරණ සංගුණකය (γv)

P = P0 + P0  (θ/273)

P = P0 (1 + θ/273)

P = P0 (1 + 1θ/273)

1/273 = \gamma_V නිසා

P = P0 (1 + θ\gamma_V)

P0  –   0°C දී පීඩනය

P   –    θ°C දී පීඩනය

θ   –    වායුවේ උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක වලින්

\gamma_V – නියත පරිමාවේ දී වායුවේ පීඩන ප්‍රසාරණතා සංගුණකය

  • නියත පරිමාවේ දී වායුවේ පීඩන ප්‍රසාරණතා සංගුණකය නියත පරිමාවේ දී වායුවේ ප්‍රසාරණතා සංගුණකය ලෙස ද හැදින්වේ.
  • පරිපූර්ණ වායුවක් සඳහා   γv = 1/273 K-1
  • තවද පරිපූර්ණ වායුවක් සඳහා  = γv  වේ.

වායුවක නියත පරිමාවේ දී වායුවේ පීඩන ප්‍රසාරණතා සංගුණකය අර්ථ දැක්වීම.

P = P0 (1+ Vγ θ)

P= P0 + P0  Vγ θ

P0 Vγ θ = P – P0

අචල පරිපූර්ණ වායු ස්කන්ධයක පරිමාව නියතව පවතින විට 00C උෂ්ණත්වයේ දී ඒකීය පීඩනයක් යටතේ උෂ්ණත්වය 10C කින් ඉහළ නැංවූ විට වැඩි වන පීඩනය නියත පරිමාවේ දී වායුවේ පීඩන ප්‍රසාරණතා සංගුණකය ලෙස හැදින්වේ.

ප්‍රස්තාරික ව Pγ හා ගැමා Vγ සෙවීම.

(01). චාල්ස් නියමය පිළිපදින වායුවක් සඳහා සෙල්සියස් උෂ්ණත්වයට එරෙහිව පරිමාව V හි ප්‍රස්තාරය.

චාල්ස් නියමය අනුව,
V = V0 (1+γpθ)
(V) = V0γp (θ) + V0  
Y=      m      X   + C
m = V0γp θ  >>> 1
c = V0                  >>> 2    

(2) / (1) න්,

m/c = γp

ඉහත ප්‍රස්තාරය මගින් ලබාගත හැකි නිගමන වනුයේ,

  • ප්‍රස්තාරයේ අන්තඃඛණ්ඩය 0°C දී වායුවේ පරිමාව ලබා දේ.
  • ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණය හා අන්තඃඛණ්ඩය අතර අනුපාතය මගින් වායුවේ නියත පීඩනයේ දී පරිමා ප්‍රසාරණ සංගුණකය ලබා දේ.
  • ප්‍රස්තාරය උෂ්ණත්ව අක්ෂය ඡේදනය වන තෙක් දික් කල විට එය උෂ්ණත්ව අක්ෂය ඡේදනය වන ලක්ෂ්‍යය මගින් වායුවේ පරිමාව ශුන්‍ය වන උෂ්ණත්වය ලබා දේ. මෙම උෂ්ණත්වය නිරපේක්ෂ ශුන්‍ය ලෙස හැදින්වේ.

(02). පීඩන නියමය පිළිපදින වායුවක් සඳහා සෙල්සියස් උෂ්ණත්වයට එරෙහිව පීඩනය P හි ප්‍රස්තාරය.

P = P0(1+γvθ)
(P) = P0γv (θ) + P0  
Y   =    m    X   + C
m = P0γv
C =  P0

(1) / (2) න්,

m/c = γv

ඉහත ප්‍රස්තාරය මගින් ලබාගත හැකි නිගමන වනුයේ,

  • පරිපූර්ණ වායු ස්කන්ධයක පරිමාව නියතව තබාගෙන එහි උෂ්ණත්වය වැඩි කරන විට පීඩනය රේඛියව වැඩි වේ.
  • ප්‍රස්තාරයේ අන්තඃඛණ්ඩය මගින් 0°C දී වායුවේ පීඩනය ලබා දේ.
  • ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණය හා අන්තඃඛණ්ඩය අතර අනුපාතය මගින් වායුවේ නියත පරිමාවේ දී පීඩන ප්‍රසාරණ සංගුණකය γv ලබා දේ.
  • ප්‍රස්තාරය උෂ්ණත්ව අක්ෂය ඡේදනය වන තෙක් දික් කල විට එය උෂ්ණත්ව අක්ෂය ඡේදනය වන ලක්ෂ්‍යය මගින් වායුවේ පීඩනය ශුන්‍ය වන උෂ්ණත්වය ලබා දේ. පරීක්ෂණාත්මක ව එම අගය නිරපේක්ෂ ශුන්‍ය ලෙස හැදින්වේ.

ගැට‍ළුව :-

30°C දී වායුවක පීඩනය A වේ. එහි ස්කන්ධය හා පරිමාව නොවෙනස්ව තබාගෙන උෂ්ණත්වය 55°C දක්වා වැඩි කළ විට එහි පීඩනය B වේ. මෙම වායුවේ නියත පරිමාවේ දී පීඩන ප්‍රසාරණ සංගුණකය සොයන්න.

නියත පරිමාවේ දී වායුවක පීඩනය සහ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධතාව සත්‍යාපනය කිරීම

ද්‍රව්‍ය  හා උපකරණ

  • බෝඞ්න් පීඩන ආමානය සහිත නියත පරිමා වායු උපකරණය
  • (0 – 110°C) උෂ්ණත්වමානයක්,
  • ජලය සහිත බීකරයක්
  • බන්සන් දාහකයක්
  • තෙපාවක්
  • කම්බි දැලක්
  • ආධාරකයක් සහ මන්ථයක්

සිද්ධාන්තය

රූපයේ දැක්වෙන පරිදි බල්බය තුළ සිර වී ඇති වාතයේ පීඩනය P හා එම වායුවේ

නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය T නම් පීඩන නියමයට අනුව පරිමාව නියත විට අචල වායු ස්කන්ධයක P හා T අතර සම්බන්ධය P ∝ T වේ.

T ට එදිරිව P හි ප්‍රස්තාරය පහත දැක්වෙන පරිදි වේ.

උෂ්ණත්වය  වලින් මනිනු ලැබූ විට ස්තාරය පහත ආකාර වේ.

ක්‍රමය

  • රූපයෙහි දැක්වෙන පරිදි නියත පරිමා වායු උපකරණයේ බල්බය ද, උෂ්ණත්වමානය හා මන්ථය ද බීකරයේ ජලය තුළ බහා ලන්න.
  • බීකරයේ ඇති ජලය රත් කර මන්ථනය කරමින් උෂ්ණත්වය 10°C කින් පමණ ඉහළ ගිය පසු දාහකය ඉවත් කර සුළු වේලාවකින් උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකය ද පීඩන ආමානයේ පාඨාංකය ද සටහන් කර ගන්න.
  • ඉහත සඳහන් කළ ආකාරයට ජලයේ උෂ්ණත්වය 10°C පමණ වූ ප්‍රමාණවලින් වැඩි කරමින් අවස්ථා හයක දී අනුරූප පාඨාංක ලබාගෙන ඒවා වගුවේ සටහන් කරගන්න.

පාඨාංක හා ගණනය

උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකය θ(0C)      
නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය T(K)        
පීඩන ආමානයේ පාඨාංකය P(Nm-2)      

නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට T එදිරි ව පීඩනය P ප‍්‍රස්තාරගත කරන්න.

නිගමනය

සිද්ධාන්තයේ සඳහන් පරිදි ප්‍රස්තාරයට අනුව නියත පරිමාවේ දී වායුවක පීඩනය සහ උෂ්ණත්වය අතර

සම්බන්ධතාව සත්‍යාපනය වේ.

සටහන

  • තාපකයේ ඇති ජලයේ උෂ්ණත්වය ඉතාමත් සෙමින් නැංවිය යුතු අතර ජලය මන්ථනය කළ යුතු ය.
  • බල්බය හා ආමානය සම්බන්ධ කරන නළය තුල ඇති වාතයේ උෂ්ණත්වය හා බල්බය තුළ ඇති වාතයේ උෂ්ණත්වය එකම අගයක නොපවතින නිසා විශාල පරිමාවක් ඇති බල්බයක් හා කේශික නළයක් යොදා ගත් විට, ඇති විය හැකි දෝෂය අවම කර ගත හැකි ය.

Video links:

Results

#1. 40 m ගැඹුරු විලක පතුලේ සිට පුම්බා ගැටගැසූ බැලූනයක් මුදාහරී. (ජලයේ ඝනත්වය 1000 kg m-3, වායුගෝලීය පීඩනය 105 kPa වන අතර දුස්ස්‍රාවී බල හා පෘෂ්ඨික ආතති බල නොසලකා හැරිය හැක. පහත අතුරෙන් සත්‍ය වන්නේ,

A. බැලූනය වායුගෝලයට මුදා හරින විට එහි පරිමාව පස් ගුණයකින් වැඩි වී ඇත.
B. බැලූනය ඉහලට ගමන් කරන්නේ වැඩිවන ත්වරණයෙනි.
C. බැලූනය ජලයෙන් මුදා හැරිය පසු නගින උපරිම උස බැලූනයේ ආරම්භක පරිමාව මත රදා පවතී.

#2. කන්දක මුදුනෙහි උෂ්ණත්වය හා පීඩනය පිළිවෙලින් T1 හා P1 ද, කන්ද පාමුල උෂ්ණත්වය හා පීඩනය පිළිවෙලින් T2 හා P2 ද වේ. කඳු මුදුනෙහි හා පතුලෙහි වූ වාතයේ ඝනත්වයන් අතර අනුපාතය වනුයේ? (උෂ්ණත්වයේ ඒකකය කෙල්වින් ලෙස සලකන්න)

#3. සැහැල්ලු බැලූනයක අණුක භාරය M ද, උෂ්ණත්වය T ද වූ උණුසුම් වායුවකින් පරිමාව V වන තෙක් යවා එහි පීඩනය P වන තෙක් පුරවා ඇත. අවට වාතයේ ඝනත්වය ρ ද, සාර්වත්‍ර වායු නියතය R ද නම් බැලූනය ඉහළ නැගීමට පටන්ගන්නා ත්වරණය f පිළිබඳව සත්‍ය වන්නේ,

#4. රත් වූ වායු බැලූනයක පරිමාව 500 m වන අතර එය තුල වාතයේ ඝනත්වය 0.8 kg m-3 වේ. මෙය ඝනත්වය 1.2 kg m-3 වූ වාතය තුළින් ඒකාකාර වේගයෙන් ඉහළ නගිමින් තිබේ. වාත ප්‍රතිරෝධය නොගිණිය හැකි නම් මේ පිළිබඳව පහත සඳහන් ප්‍රකාශ සලකා බලන්න.

A. බැලූනයේ හා ඒ තුළ ඇති වායුවේ මුළු ස්කන්ධය 600 kg වේ.
B. බැලූනය තවදුරටත් රත්කිරීමෙන් ඒ තුල වාතයේ ඝනත්වය 0.7 kg m-3 දක්වා අඩු වුවහොත් එය 0.9 m s-2 ක ත්වරණයෙන් යුතුව ඉහළ නැගීමට පටන් ගනියි.
C. බැලූනය ඉහළ නැගීමේ දී අවට වාතයේ ඝනත්වය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ නම් එවිට බැලූනයේ ඒකාකාර ආරෝහණය පවත්වා ගැනීම පිණිස බැලූනය තුළ උෂ්ණත්වය ක්‍රමයෙන් අඩු කළ යුතුවේ.

මින් නිවැරදි වන්නේ,

#5. රූපයේ දක්වා ඇත්තේ දෙකෙළවර සංවෘත දිග 1 m වූ නළයක 27°C උෂ්ණත්වයේදී නොගිණිය හැකි පරිමාවකින් යුත් රසදිය පටක් භාවිතයෙන් නළයේ පවතින පරිපූර්ණ වාත කඳ සමාන කොටස් දෙකකට බෙදා ඇති ආකාරයයි. පසුව වම්පස A නළයේ උෂ්ණත්වය 400 K දක්වා ඉහළ නංවයි එවිට රසදිය පට චලිත වන දුර කොපමණද?

finish

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.