චාල්ස් නියමය

චාල්‍ස් නියමය යනු තාපගතික සහ භෞතික රසායන විද්‍යාවේ දී භාවිතා වන වායු නියමයන් වන අතර පරිපුර්ණ වායු නියමයන් විශේෂිත නිදර්ශනයන් වේ. චාල්ස්ගේ නියමයෙන් පවසනුයේ නියත පීඩනයේ දී නියත ස්කන්ධයත් සහිත පරිපුර්ණ වායුවක පරිමාව වැඩි කිරීමේ දී හෝ අඩු කිරීමේ දී එහි උෂ්ණත්වය කෙල්වින් අගය වැඩීවීම හෝ අඩුවීම සිදු වන බවයි.

පරිමාව සහ උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධතාව 
මෙම සජීවීකරණයෙන් නිරූපණය වේ.

චාල්ස්ගේ නියමය පහත පරිදිවේ

නියත පීඩනයේ දී නියත ස්කන්ධයක් සහිත පරිපුර්ණ වායුවක පරිමාව වැඩි කිරීමේ දී හෝ අඩු කිරීමේ දී එහි උෂ්ණත්වය (කෙල්වින් අගය) වැඩීවීම හෝ අඩුවීම සිදුවේ.

මෙම නියමය පළමු වරට ප්‍රසිද්ධ කරන ලද්දේ 1802 දී ජෝශප් ලුවිස් ගේලුකැස් විසිනි. නමුත් ඔහු 1787 දී ජේකස් චාල්ස් විසින් සොයා ගන්නා ලද දත්ත බොහොමයක් මේ සදහා උපයෝගි කරගෙන ඇත. එබැවින් මෙම නියමය චාල්ස්ගේ නමින් හඳුන්වන ලදී. 1702 දී ගිලොම් ඇමන්ටන් විසින් කරන ලද සටහන් අනුව මෙම සම්බන්ධතාවය පිළිබද මීට පෙරද අදහස් දක්වා ඇති බව පැහැදිලි වේ. චාල්ගේ නියමය, බොයිල්ගේ නියමය සහ ගේලුසැක්ගේ නියමය එක් වී සංයුක්ත වායු නියමය සාදයි. මෙම වායු නියම තුන සමග ඇවගාඩ්‍රෝ නියමය එක්ව ගත්කළ පරිපුර්ණ වායු නියමය ව්‍යුත්පන්න කරගත හැකිය.

V යනු වායුවේ පරිමාව ද, T යනු වායුවේ උෂ්ණත්වයේ කෙල්වින් අගය ද, K යනු නියතය ලෙස ගත්විට , චාල්ස්ගේ නියමය පහත අයුරින් දැක්විය හැක

${\displaystyle V_{100}-V_{0}=kV_{0}\,}$

තාපගතික විද්‍යාවට අනුව මෙය තවත් අයුරකින් අර්ථ දක්වන්නේ නම්, නියත පීඩනයක් සහිත නියත වායු ස්කන්ධයක පරිමාව එහි උෂ්ණත්වයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.

වායුවේ පරිමා ප්‍රසාරණතාවය a මගින්ද පද්ධතියේ උෂ්ණත්වයේ කෙල්වින් අගය q මගින් ද නිරූපණය කරන්නේ නම් ඉහත සම්බන්ධතාව:

නියත පීඩනයේ පවතින වායුවක් රත් වීමේ දී K නම් නියතය නොවෙනස්ව පවත්වාගෙන යාමට එහි පරිමාව වැඩිවිය යුතු වේ. අනෙක් අතට වායුව සිසිල් වන විට එහි පරිමාව අඩුවේ. සමාන පීඩන සහිත එකිනෙකට වෙනස් වායු පරිමාවන් දෙකක් සංසන්දනය සදහා මෙම නියමය භාවිතයේ දී නියතයේ නිවැරදි අගය දැන ගැනීම අවශ්‍ය නැත.

මෙය පහත පරිදි වේ:

${\displaystyle V\propto T\,}$

මෙහිදී V යනු වායුවේ පරිමාව ද, T යන නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය ද වේ. මෙය පහත සූත්‍රය මගින් දැක්වේ:

${\displaystyle {\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}\qquad \mathrm {or} \qquad {\frac {V_{2}}{V_{1}}}={\frac {T_{2}}{T_{1}}}\qquad \mathrm {or} \qquad V_{1}T_{2}=V_{2}T_{1}.}$

යන ආකාරයට සමාන පීඩන සහිත වායු පරිමාවන් දෙකක් සන්සන්දනය කළ හැක. ඒ අනුව උෂ්ණත්වය වැඩිකරත්ම වායුවේ පරිමාව ද වැඩිවේ. සෛද්ධාන්තිකව නම් වායුවක් නිරපේක්ෂ ශූන්‍යයට ආසන්න වෙත්ම එහි පරිමාව ද ශූන්‍ය ලක්ෂ්‍යයට ආසන්න වේ. මෙම නියමය අනුලෝම විචලනයට උදාහරණ වේ.

චාලක වාදය හා සබැඳියාව

වායුන්ගේ චාලක වාදය වෙතින් දැක්වෙන්නේ, පීඩනය සහ පරිමාව වැනි වායුන්ගේ මහේක්ෂ ගුණාංග සහ, වායුව සෑදී ඇති අණු වල, විශේෂයෙන් අණුවල ස්කන්ධය සහ වේගය යන අන්වීක්ෂීය ගුණාංග අතර සබැඳියාව වෙයි. චාලක වාදය වෙතින් චාල්ස්ගේ නියමය ව්‍යුත්පන්න කිරීම සඳහා, උෂ්ණත්වය සඳහා අන්වීක්ෂීය අර්ථදැක්වීමක් සකසා ගත යුතු වෙයි: මෙය පහසුවෙන් සකසා ගත හැක්කේ උෂ්ණත්වය සමානුපාතික වන්නේ වායු අණුවල චාලක ශක්තියෙහි සාමාන්‍ය අගය, E_k වෙත බව සැලකීමෙනි:

${\displaystyle T\propto {\bar {E_{\rm {k}}}}.\,}$ 

මෙම අර්ථදැක්වීමෙන් සන්නද්ධව චාර්ල්ස්ගේ නියමය සාධනය කිරීම ඉතා සුළු කරුණක් තරම් වෙයි. පරිපූර්ණ වායු නියමයෙහි චාලක වාද තුල්‍යය විසින් PV යන්න චාලක ශක්තියෙහි සාමාන්‍ය අගයට සබැඳයි:

${\displaystyle PV={\frac {2}{3}}N{\bar {E_{\rm {k}}}}\,}$ 

ආශ්‍රිත

• බොයිල් නියමය
• ගේලුසැක් නියමය
• Avogadro's law
• Hand boiler

වැඩිදුර කියවීම සඳහා

• Krönig, A. (1856), "Grundzüge einer Theorie der Gase", Annalen der Physik 99: 315–22,
  doi:10.1002/andp.18561751008
   . Facsimile at the Bibliothèque nationale de France (pp. 315–22).
• Clausius, R. (1857), "Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen", Annalen der Physik und Chemie 100: 353–79,
  doi:10.1002/andp.18571760302
   . Facsimile at the Bibliothèque nationale de France (pp. 353–79).
• (^{[භින්න වූ සබැඳිය]}) Joseph Louis Gay-Lussac – Liste de ses communications, http://www.polytechnique.fr/bcx/associations/gaylussac/pages/CommunicationsGL.html . (ප්‍රංශ)