චාල්ස් නියමය
- ස්ථිර පරිපූර්ණ වායු ස්කන්ධයක වායුවේ පීඩනය නො වෙනස් විට වායුවේ පරිමාව එහි නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.
වායුවේ ස්කන්ධය (m) හා පීඩනය (P) නියතව ඇති විට, චාල්ස් නියමයට අනුව,
\begin{array}{rcl}V\;&\propto&\;T\end{array}සමානුපාතික නියතය k විට,
\begin{array}{rcl}V\;&=&\;k\;T\\\;\;\frac VT\;&=&\;k\end{array}චාල්ස් නියමයේ k නියතය රඳා පවතින සාධක වන්නේ,
- නියතව තබා ගත් වායු ස්කන්ධය
- නියතව තබා ගත් වායුවේ පීඩනය
- වායු වර්ගය (වායුවේ M)
පරිපූර්ණ වායුවක අවස්ථා 2 ක් සඳහා චාල්ස් නියමය යෙදීම.
යම් වායුවක අවස්ථා 2ක් සඳහා චාල්ස් නියමය දීමට නම් අවස්ථා දෙකේ ම වායුවේ ස්කන්ධය හා වායුවේ පීඩනය නොවෙනස්ව පැවතිය යුතුයි.
චාල්ස් නියමය හා අනුරූප ප්‍රස්තාර
- \begin{array}{l}T\;ට\;එදිරිව\;V\end{array}
| \begin{array}{l}V\;\propto\;T\;\\T\;කෙල්වින්\;වලිනි.\end{array} |
- \begin{array}{l}T\;ට\;එදිරිව\;\frac VT\end{array}
- \begin{array}{l}\frac VT\;ට\;එදිරිව\;V\end{array}
- සෙල්සියස් උෂ්ණත්වයට එදිරිව V
| \begin{array}{rcl}T\;&=&\;\theta\;+\;273\\\;V\;&=&\;k\;(\theta\;+\;273)\;\\V\;&=&\;k\;\theta\;+\;273\;k\\\;Y\;&=&\;m\;X\;+\;C\end{array} |
- වායු සමීකරණ භාවිතයේ දී උෂ්ණත්වය කෙල්වින් වලින් ආදේශ කිරීම කල යුතු ය.
- \begin{array}{rcl}&&T\;ට\;එදිරිව\;V\;ප්‍රස්තාරයේ\;අනුක්‍රමණය\end{array}
| \begin{array}{rcl}PV\;&=&\;nRT\\\;(V)\;&=&\;(\frac{nR}P)\;(T)\;\\\;\;Y\;\;\;&=&\;\;\;\;m\;\;\;\;\;\;X\;\end{array} |
මෙම ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණයට බලපාන සාධක වන්නේ,
- නියතව තබා ගත් වායුවේ පීඩනය
- නියතව තබා ගත වායු මවුල ගණන
- Log T ට එදිරිව Log V ප්‍රස්තාරය
| \begin{array}{rcl}\frac VT\;&=&K\\\log\left(\frac VT\right)&=&\;\log\\\;\log\left(V\right)\;–\;\log\left(T\right)\;&=&\log\left(\;K\;\right)\\\log\left(\;V\right)\;&=&\;\log\left(T\;\right)+\log\left(\;\;K\right)\;\\\;\;\;Y\;\;\;\;\;\;\;&=&\;\;\;m\;X\;\;\;+\;\;\;C\end{array} |
පහත A හා B අවස්ථා 2 සංසන්දනය කරන්න.
|
එකම ස්කන්ධය එකම පීඩනය නම්, n B > n A MA > MB |
\gamma_P යනු නියත පීඩනයේ දී පරිමා ප්‍රසාරණතාවය වේ.
- මේ අනුව එකම වියළි වාත ස්කන්ධයක පීඩනය නියතව ඇති විට එහි උෂ්ණත්වය වැඩි වන සෑම සෙල්සියස් අංශකයකට ම එහි පරිමාව 0°C හි දී පරිමාවෙන් 1/273 කින් වැඩි වේ.
නියත පීඩනයේ දී වායුවක පරිමාව හා උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධතාව සත්‍යාපනය කිරීම
ද්‍රව්‍ය හා උපකරණ
- රසදිය බිඳකින් සිර කළ වියළි වාත කඳක් සහිත එක් කෙළවරක් සංවෘත තුනී බිත්ති සහිත පටු ඒකාකාර වීදුරු නළයක්
- (0-100)oC උෂ්ණත්වමානයක්
- ජලය සහිත උස බීකරයක්
- මන්ථයක්
- තෙපාවක්
- කම්බි දැලක්
- බන්සන් දාහකයක්
- කලම්ප ආධාරකයක්
- රබර් පටි කිහිපයක් සහ mm වලින් ක්‍රමාංකිත පරිමාණයක්
රූපයේ දැක්වෙන නළය තුළ සිර වී ඇති වායුවේ පරිමාව V ද,
එම වායුවේ කෙල්වින් උෂ්ණත්වය T ද, නම්,
චාල්ස් නියමයට අනුව, නියත පීඩනයේ ඇති අචල වායු ස්කන්ධයක
\begin{array}{rcl}V\;&\propto&\;T\\\;\;V\;&=&\;KT\end{array}වායු කඳේ දිග l ද, නළයේ අභ්‍යන්තර හරස්කඩ වර්ගඵලය A ද නම්,
\begin{array}{rcl}V\;&=&\;lA\\\;\;lA\;&=&\;KT\\l\;&=&\frac KAT\end{array}
T ට එදිරිව l ප්‍රස්තාරය මූල ලක්ෂ්‍යය හරහා ගමන් කරයි නම්,වායුවක පරිමාව හා උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධතාව සත්‍යාපනය වේ.
ක්‍රමය
- උෂ්ණත්වමානයේ බල්බය සිහින් නළයේ වායු කඳේ මැද කොටසෙහි පිහිටන පරිදි හා නළයේ සංවෘත කෙළවර පරිමාණයේ ශුන්‍ය හා සමපාත වන පරිදි උෂ්ණත්වමානය හා නළය පරිමාණයට සවි කරන්න.
- රූපයේ දැක්වෙන පරිදි උපකරණ අටවා උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකයත් වායු කඳේ දිගත් සටහන් කර ගන්න.
- ජලය හොඳින් මන්ථනය කරමින් බීකරය රත් කරන්න. උෂ්ණත්වය 10°C කින් පමණ වැඩි වූ පසු දාහකය ඉවත් කර ජලය කලතා උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකය නියතව තබා ගෙන, රසදිය බිඳ නිශ්චල වූ විට නැවත උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකයත් වායු කඳේ දිගත් සටහන් කර ගන්න.
- ඉන් පසු නැවතත් බීකරය තුළ ඇති ජලය රත් කර මන්ථනය කරමින් එහි උෂ්ණත්වය 10°C ක් ප්‍රමාණවලින් නංවමින් පාඨාංක හයක් මේ ආකාරයට ලබා ගන්න. පාඨාංක වගුවේ සටහන් කර ගන්න.
පාඨාංක හා ගණනය
| උෂ්ණත්වය (θ°C) | |||||||
| උෂ්ණත්වය (K) | |||||||
| වායු කඳේ දිග l (cm) |
T ට එදිරිව l ප්‍රස්තාර ගන්වන්න.
නිගමනය
ප්‍රස්තාරයට අනුව නියත පීඩනයේ දී වායුවක පරිමාව හා උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධතාව නිගමනය කරන්න.
සාකච්ඡාව
ප්‍රතිඵල වඩාත් නිවැරදි කර ගැනීම සඳහා මෙහි දී ගෙන ඇති ක්‍රියාමාර්ග පරීක්ෂණය කෙරෙහි බලපාන අන්දම සාකච්ඡා කරන්න.
සටහන
- උෂ්ණත්වය ඉහළ යන අවස්ථාවේ දීත්, උෂ්ණත්වය පහළ බසින අවස්ථාවේ දීත්, යන දෙවතාවේදී ම වායු කඳේ දිග සටහන් කර ගැනීම වඩා යෝග්‍ය වේ.
- රසදිය කඳ නළයේ බිත්තියට ඇලී පැවතීමෙන් සිදුවන දෝෂය එමගින් අවම වේ.
- පටු ඒකාකාර නළය තුළ ඇති වායු කඳේ දිග වැඩි වන පරිදි එය රූපයේ දැක්වෙන ආකාරයට නැමීමෙන් හෝ නළයේ කෙළවරට තුනී බිත්ති සහිත කුඩා වීදුරු බල්බයක් සම්බන්ධ කිරීමෙන් හෝ උපකරණයේ සංවේදිතාව වැඩි වන අතර පරීක්ෂණය කිරීමේ දී පාඨාංක අතර හොඳ විසුරුමක් ලබා ගත හැකි ය.
නළයේ නැමී ඇති කොටසේ අඩංගු වායුවේ පරිමාව V ද, නළයේ අභ්‍යන්තර හරස්කඩ වර්ගඵලය A ද නම්,
\begin{array}{rcl}Al\;+\;V\;&=&\;kT\\l\;&=&\;\Big(\frac kA\Big)T\;-\;\frac VA\end{array}
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?
