Η φόρμουλα για το νόμο του Boyle

Ο νόμος του Boyle είναι μια ειδική περίπτωση του ιδανικό νόμο περί αερίου. Αυτός ο νόμος ισχύει μόνο για τα ιδανικά αέρια που διατηρούνται σε σταθερά θερμοκρασία, επιτρέποντας μόνο το Ενταση ΗΧΟΥ και πίεση να αλλάξει.

Ο νόμος του Boyle εκφράζεται ως εξής:
Π_ΕγώV_Εγώ = Ρ_φάV_φά
που
Π_Εγώ = αρχική πίεση
V_Εγώ = αρχικός όγκος
Π_φά = τελική πίεση
V_φά = τελικός όγκος

Επειδή η θερμοκρασία και η ποσότητα του αερίου δεν αλλάζουν, αυτοί οι όροι δεν εμφανίζονται στην εξίσωση.

Αυτό που σημαίνει ο νόμος του Boyle είναι ότι ο όγκος μιας μάζας αερίου είναι Αντιστρόφως ανάλογη στην πίεση του. Αυτή η γραμμική σχέση μεταξύ πίεσης και όγκου σημαίνει ότι ο διπλασιασμός του όγκου μίας δεδομένης μάζας αερίου μειώνει την πίεση κατά το ήμισυ.

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι οι μονάδες για αρχικές και τελικές συνθήκες είναι οι ίδιες. Μην ξεκινήσετε με κιλά και κυβικές ίντσες για τις αρχικές μονάδες πίεσης και όγκου και περιμένετε να βρείτε pascals και λίτρα χωρίς να μετατρέψετε πρώτα τις μονάδες.

Υπάρχουν δύο άλλοι συνηθισμένοι τρόποι για να εκφράσουμε τον τύπο για τον νόμο του Boyle.

Σύμφωνα με τον νόμο αυτό, σε μια σταθερή θερμοκρασία, το προϊόν της πίεσης και του όγκου είναι μια σταθερά:

PV = c

ή

P α 1 / V

Ένας όγκος 1 λίτρου ενός αερίου είναι σε πίεση 20 atm. Μια βαλβίδα επιτρέπει στο αέριο να ρέει σε ένα δοχείο των 12 λίτρων, συνδέοντας τα δύο δοχεία. Ποια είναι η τελική πίεση αυτού του αερίου;

Ένα καλό μέρος για να ξεκινήσετε αυτό το πρόβλημα είναι να γράψετε τον τύπο για Ο νόμος του Μπόιλ και να προσδιορίσετε ποιες μεταβλητές γνωρίζετε και που παραμένουν προς ανεύρεση.

Ο τύπος είναι:

Π₁V₁ = Ρ₂V₂

Ξέρεις:

Αρχική πίεση P₁ = 20 atm
Αρχική ένταση V₁ = 1 L
τελική ένταση V₂ = 1 L + 12 L = 13 L
τελική πίεση P₂ = μεταβλητή για εύρεση

Π₁V₁ = Ρ₂V₂

Διαχωρίζοντας και τις δύο πλευρές της εξίσωσης από το V₂ σου δίνει:

Π₁V₁ / V₂ = Ρ₂

Συμπλήρωση των αριθμών:

(20 atm) (1 L) / (13 L) = τελική πίεση

τελική πίεση = 1,54 atm (όχι ο σωστός αριθμός σημαντικών αριθμών, ακριβώς έτσι ξέρετε)

Αν εξακολουθείτε να σας προκαλεί σύγχυση, ίσως να θέλετε να ελέγξετε άλλος προβλημάτισε το νόμο του Boyle.

• Ο νόμος του Boyle ήταν ο πρώτος φυσικός νόμος που γράφτηκε ως εξίσωση που περιγράφει την εξάρτηση δύο μεταβλητών. Πριν από αυτό, μια μεταβλητή ήταν το μόνο που πήρατε.
• Ο νόμος του Boyle είναι επίσης γνωστός ως νόμος Boyle-Mariotte ή νόμος του Mariotte. Ο αγγλο-ιρλανδικός Boyle δημοσίευσε το νόμο του το 1662, αλλά ο γάλλος φυσικός Edme Mariotte ανέπτυξε την ίδια σχέση ανεξάρτητα το 1679.
• Αν και ο νόμος του Boyle περιγράφει τη συμπεριφορά ενός ιδανικού αερίου, μπορεί να εφαρμοστεί σε πραγματικά αέρια σε κανονική θερμοκρασία και χαμηλή (συνηθισμένη) πίεση. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και η πίεση, τα αέρια αρχίζουν να αποκλίνουν από οποιαδήποτε παραλλαγή του ιδανικού νόμου για το αέριο.

Ο νόμος του Boyle δεν είναι η μόνη ειδική περίπτωση του ιδανικού νόμου για το φυσικό αέριο. Δύο άλλοι κοινοί νόμοι είναι Ο νόμος του Καρόλου (σταθερή πίεση) και Ο νόμος του Gay-Lussac (σταθερός όγκος).