Boyle zákon

Čo je to Boyleov zákon?

Ten zákon Zákon Boyle alebo Boyle-Maleotte Je to taký, ktorý vyjadruje vzťah medzi tlakom vyvíjaným alebo na plyn a objemom, ktorý to zaberá; Neustále udržiavanie teploty plynu, ako aj jej množstva (počet krtkov).

Tento zákon, spolu so zákonom Charlesa, Gay-Lussac, Charles a Avogadro, opisuje správanie ideálneho plynu; Konkrétne v uzavretom nádobe s výhradou objemových zmien, ktoré sú vynaložené mechanickou silou.

Zvýšený tlak na zníženie tlaku. Zdroj: Gabriel Bolívar

Horný obrázok stručne sumarizuje Boyleov zákon. Fialové body predstavujú molekuly alebo atómy plynu, ktoré sa zrážajú s vnútornými stenami nádoby (vľavo). Znížením dostupného priestoru alebo objemu kontajnera obsadeného týmto plynom sa zvyšujú zrážky, čo sa premieta do zvýšenia tlaku (vpravo).

To ukazuje, že tlak P a objem V plynu je nepriamo úmerný, ak je nádoba pevne zatvorená; V opačnom prípade by sa väčší tlak rovnal väčšiemu dilatácii nádoby.

Ak by sa pozoroval graf V proti P, s údajmi V a P na osách a x, pozorovala by sa asymptotická krivka asymptotická krivka. Čím nižšie V, tým väčšie je zvýšenie P; To znamená, že krivka sa rozšíri smerom k vysokým hodnotám P na osi x.

Teplota samozrejme zostáva konštantná; Ak by sa však rovnaký experiment uskutočňoval pri rôznych teplotách, relatívne polohy týchto kriviek v oproti p by sa zmenili na karteziánskej osi. Zmena by bola ešte zrejmejšia, keby to boli grafy na trojrozmernej osi, s konštantnou t na osi Z.

HISTÓRIA Boyleovho zákona

Pozadie

Pretože vedec Galileo Galilei vyjadril svoju vieru v existenciu prázdnoty (1638), vedci začali študovať vlastnosti vzduchu a čiastočných medzier.

Angloirlandický chemik, Robert Boyle, začal štúdium leteckých vlastností v roku 1638, keď sa dozvedel, že nemecký inžinier a fyzický inžinier Otto Von Guericke postavil vzduchovú bombu.

Môže vám slúžiť: Bromín: História, štruktúra, elektronická konfigurácia, vlastnosti, použitie

Experiment s ortuťou

Na vykonanie svojich štúdií tlaku vzduchu Boyle použil „j“ forma trubice, ktorej konštrukcia bola pripisovaná Robertovi Hooke, asistentovi Boyle. Krátke ramenné koniec bol utesnený, zatiaľ čo dlhý koniec trubice bol otvorený, aby umiestnil ortuť.

Boyle chcel od začiatku študovať elasticitu vzduchu kvalitatívne a kvantitatívne. Keď ortuť naliala cez otvorený koniec trubice vo forme „j“, Boyle vyvodil, že vzduch v krátkom ramene trubice bol stlačený pod tlakom ortuti.

Výsledky

Čím väčšie množstvo ortuti pridanej do trubice, tým väčší je tlak vyvíjaný na vzduch a tým nižší objem. Boyle získal negatívny exponenciálny graf objemu vzduchu v závislosti od tlaku.

Medzitým, ak je objem vzduchu proti inverznému tlaku vynesený, existuje priama línia pozitívneho svahu.

V roku 1662 Boyle publikoval prvé fyzikálne právo, ktoré bolo uvedené vo forme rovnice, ktorá naznačovala funkčnú závislosť dvoch premenných. V tomto prípade tlak a objem.

Boyle povedal, že existuje inverzný vzťah medzi tlakom vyvíjaným na plyn a objemom, ktorý obsadil tento plyn, tento relatívne skutočný vzťah pre skutočné plyny sú. Väčšina plynov sa správa ako ideálne plyny na mierny tlak a teploty.

Keď sa vyskytnú vyššie tlaky a nižšie teploty, odchýlky od správania skutočných plynov ideálov sa stali pozoruhodnejšími.

Edme mariotte

Francúzsky fyzik Edme Mariotte (1620-1684) nezávisle objavil ten istý zákon v roku 1679. Ale mal výhodu, keď preukázal, že objem sa mení s teplotou. Preto sa nazýva Mariotov zákon alebo zákon Boyle a Mariotte.

Posilnenie zákona

Daniel Bernoulli (1737) posilnil Boyleov zákon tým, že poukázal na to, že tlak plynu je vyvolaný dopadom plynových častíc na steny nádoby, ktoré ho obsahujú.

Môže vám slúžiť: nukleofil: nukleofilný útok, typy, príklady, nukleofilita

V roku 1845 John Waterston publikoval vedecký článok, ktorý sa zameriava na hlavné princípy kinetickej teórie plynov.

Následne Rudolf Clausius, James Maxwell a Ludqwig Boltzmann konsolidovali kinetickú teóriu plynov, ktorá súvisí s tlakom vyvíjaným plynom s rýchlosťou plynových častíc v pohybe v pohybe v pohybe v pohybe.

Čím nižší je objem nádoby obsahujúceho plyn, tým väčšia je frekvencia vplyvu častíc, ktoré ju tvoria na stenách nádoby; A preto, čím väčší je tlak vyvíjaný plynom.

Čo je tento zákon?

Experimenty, ktoré uskutočnil Boyle, poukazujú na to, že existuje inverzný vzťah medzi objemom obsadeným plynom a tlakom, ktorý sa naň vyvíja. Vyššie uvedený vzťah však nie je úplne lineárny, ako je naznačené grafom variácie objemu podľa tlaku pripisovaného Boyle.

V Boyleovom zákone je naznačené, že objem obsadený plynom je nepriamo úmerný tlaku. Je tiež uvedené, že produkt tlaku plynu podľa jeho objemu je konštantný.

Matematické vyjadrenie

Ak sa chcete dostať k matematickému vyjadreniu Boyleovho zákona, začína to od:

V ∝ 1/p

Kde to naznačuje, že objem obsadený plynom je nepriamo úmerný jeho tlaku. Existuje však konštanta, ktorá určuje, ako nepriamo je tento vzťah.

V = k/p

Kde k je konštantná proporcionalita. Vymazanie k máte:

Vp = k

Produkt tlaku plynu podľa jeho objemu je konštantný. Tak:

Vložka₁P₁ = K a v₂P₂ = k

A to sa dá odvodiť, že:

Vložka₁P₁ = V₂P₂

Ten je výraz alebo konečná rovnica pre Boyleov zákon.

Načo to je? Aké problémy vyrieši Boyleov zákon?

Parný motor

Pri prevádzke parných strojov sa používa zákon Boyle-Maleotte. Je to externý spaľovací motor, ktorý využíva transformáciu tepelnej energie množstva vody na mechanickú energiu.

Voda sa zahrieva v pevne zatvorenom kotle a vyprodukovaná para vyvíja tlak podľa zákona Boyle, ktorý vytvára rozšírenie objemu valca tlačením piestu.

Môže vám slúžiť: Faktor zriedenia

Lineárny pohyb piestu sa transformuje na rotačný pohyb pomocou kľukových a kľukových systémov, ktorý dokáže poháňať kolesá lokomotívy alebo rotora elektrického generátora.

Dúšok

Pôsobenie sódy alebo šťavy z fľaše cez plastovú trubicu súvisí s Boyleovým zákonom. Ak sa navrhuje vzduch z trubice pomocou úst, dochádza k zníženiu tlaku vo vnútri trubice.

Tento pokles tlaku uľahčuje stúpajúci pohyb tekutiny v trubici, čo umožňuje jej požitie. Rovnaký princíp funguje pri extrakcii krvi pomocou injekčnej striekačky.

Dýchací systém

Boyleov zákon úzko súvisí s fungovaním respiračného systému. Počas fázy inšpirácie dochádza k kontrakcii membrány a iných svalov; Napríklad vonkajšie medzikotály, ktoré produkujú expanziu rebrovej klietky.

To spôsobuje zníženie intrapleurálneho tlaku, čo spôsobuje pľúcnu expanziu, ktorá spôsobuje zvýšenie objemu pľúc. Preto intrapulmonálny tlak znižuje podľa toho, čo sa zvyšuje v Boyleovom zákone.

Tým, že sa stane subatózou intrapulmonálny tlak, prúdi atmosférický vzduch do pľúc, čo spôsobuje zvýšenie tlaku v pľúcach; Zodpovedá jeho tlaku na atmosférický tlak a ukončenie fázy inšpirácie.

Následne sa relaxujú inšpiračné svaly a vyplácajú sa výdajné svaly. Okrem toho sa vyrába elastické pľúcne stiahnutie, jav, ktorý spôsobuje zníženie objemu pľúc s následným zvýšením intrapulmonálneho tlaku, ktorý je možné vysvetliť Boyleovým zákonom.

Zvýšením intrapulmonálneho tlaku a väčšími ako atmosférický tlak prúdi vzduch vo vnútri pľúc do atmosféry. K tomu dochádza, kým sa tlaky rovnajú, čo uzatvára fázu exspirácie.

Odkazy

1. Boyleov zákon. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
2. Vzorec pre Boyleov zákon. Zotavené z: Thoughtco.com