Boyle -laki

Mikä on Boylen laki?

Se laki Boyle tai Boyle-Maleotte -laki Se ilmaisee kaasun tai kaasun aiheuttaman paineen ja tämän määrän välisen suhteen; Jatkuvasti sekä kaasun lämpötilan että sen määrän (moolien lukumäärä) pitäminen.

Tämä laki yhdessä Charlesin, Gay-Lussacin, Charlesin ja Avogadron kanssa kuvataan ihanteellisen kaasun käyttäytymistä; Erityisesti suljetussa säiliössä, jolle voidaan kohdistaa tilavuusmuutokset, joita käytetään mekaanisella voimalla.

Lisääntynyt paineen vähentämispaine. Lähde: Gabriel Bolívar

Yläkuva on lyhyesti yhteenveto Boylen laista. Violettipisteet edustavat molekyylejä tai kaasuatomeja, jotka törmäävät säiliön sisäseiniin (vasen). Vähentämällä tämän kaasun käyttämän astian käytettävissä olevaa tilaa tai tilavuutta, törmäykset lisääntyvät, mikä tarkoittaa paineen nousua (oikea).

Tämä osoittaa, että kaasun p ja tilavuus V -paine on käänteisesti verrannollinen, jos säiliö on tiukasti suljettu; Muuten suurempi paine olisi yhtä suuri kuin astian suurempi laajentuminen.

Jos kaavio V P: tä vastaan, V: n ja p: n tiedot akseleilla ja vastaavasti X: llä, havaitaan asymptoottinen käyrä. Mitä alempi V, sitä suurempi P: n kasvu; Eli käyrä ulottuu kohti p: n korkeita arvoja x -akselilla.

Lämpötila pysyy tietysti vakiona; Mutta jos sama koe suoritettaisiin eri lämpötiloissa, näiden käyrien VS P: n suhteelliset sijainnit muuttuvat Cartesian akselilla. Muutos olisi vielä ilmeisempi, jos se olisi kaaviot kolmen dimensionaalisella akselilla, vakiona t z -akselilla.

Boylen lain historia

Tausta

Koska tiedemies Galileo Galilei ilmaisi uskovansa tyhjyyden olemassaoloon (1638), tutkijat alkoivat tutkia ilma- ja osittaisten aukkojen ominaisuuksia.

Angloirlandic -kemisti Robert Boyle aloitti tutkimuksensa ilmakiinteistöistä vuonna 1638 saatuaan tietää, että saksalainen insinööri ja fyysinen insinööri Otto von Guericke oli rakentanut ilmapommin.

Voi palvella sinua: Bromi: Historia, rakenne, elektroninen kokoonpano, ominaisuudet, käyttö

Elohopeakoe

Ilmanpainetutkimuksensa suorittamiseksi Boyle käytti "J" -muotoputkea, jonka rakenne johtui Boyle -avustajalle Robert Hookesta. Lyhyt käsivarren pää suljettiin, kun taas putken pitkä käsivarsipää oli auki asettamaan elohopea.

Boyle halusi alusta alkaen tutkia ilman joustavuutta laadullisesti ja kvantitatiivisesti. Kun elohopea kaadettiin putken avoimen pään läpi "J" -muodossa, Boyle päätteli, että putken lyhyessä käsivarressa oleva ilma supistui elohopean paineessa.

Tulokset

Mitä suurempi putkeen lisätyn elohopean määrä, sitä suurempi paine on ilmalla ja sitä pienempi sen tilavuus. Boyle sai ilmamäärän negatiivisen eksponentiaalisen kaavion paineesta riippuen.

Samaan aikaan, jos ilman tilavuus käänteistä painetta vastaan ​​on piirretty, on olemassa suora positiivinen kaltevuus.

Vuonna 1662 Boyle julkaisi ensimmäisen fyysisen lain, joka annettiin yhtälön muodossa, mikä osoitti kahden muuttujan toiminnallisen riippuvuuden. Tässä tapauksessa paine ja tilavuus.

Boyle kertoi. Useimmat kaasut käyttäytyvät ihanteellisina kaasuina maltillisiin paineisiin ja lämpötiloihin.

Kun esiintyy korkeampia paineita ja alhaisempia lämpötiloja, ihanteiden todellisten kaasujen käyttäytymisen poikkeamat muuttuivat huomattavampiksi.

Edme Mariotte

Ranskan fyysikko Edme Mariotte (1620-1684) löysi itsenäisesti saman lain vuonna 1679. Mutta hänellä oli ansio osoittaa, että tilavuus vaihtelee lämpötilan mukaan. Siksi sitä kutsutaan Mariotten laki tai Boylen ja Mariotten laki.

Lain vahvistaminen

Daniel Bernoulli (1737) vahvisti Boylen lakia huomauttamalla, että kaasun paine tuotetaan kaasuhiukkasten vaikutuksista sen sisältävien säiliön seiniin.

Se voi palvella sinua: nukleofiili: nukleofiilinen hyökkäys, tyypit, esimerkit, nukleofiilisyys

Vuonna 1845 John Waterston julkaisi tieteellisen artikkelin, joka keskittyy kaasujen kineettisen teorian pääperiaatteisiin.

Myöhemmin Rudolf Clausius, James Maxwell ja Ludqwig Boltzmann vakiinnutti kaasujen kineettisen teorian, joka liittyy kaasun kohdistaman paineeseen liikkeen liikkeessä olevien kaasuhiukkasten nopeuden kanssa liikkeessä.

Mitä pienempi kaasua sisältävän säiliön tilavuus, sitä suurempi hiukkasten vaikutusten taajuus on säiliön seinämiä vasten; Ja siksi mitä suurempi paine kaasu kohdistuu.

Mikä on tämä laki?

Boylen suorittamat kokeet huomauttavat, että kaasun käyttämän määrän ja siihen kohdistuvan paine. Edellä mainittu suhde ei kuitenkaan ole täysin lineaarinen, kuten volyymin variaatiokaavio osoittaa Boylelle osoitetun paineen mukaisesti.

Boylen laissa on osoitettu, että kaasun käyttämä tilavuus on käänteisesti verrannollinen paineeseen. On myös osoitettu, että sen tilavuuden mukaan kaasun paineen tuote on vakio.

Matemaattinen ilmaus

Jotta pääset Boylen lain matemaattiseen ilmaisuun, se alkaa:

V ∝ 1/P

Missä se osoittaa, että kaasun käyttämä tilavuus on käänteisesti verrannollinen sen paineeseen. On kuitenkin vakio, joka sanoo, kuinka käänteisesti verrannollinen tämä suhde on.

V = k/p

Missä k on suhteellisuusvakio. K -tyhjentäminen sinulla on:

Vp = k

Kaasun paineen tuote sen tilavuudella on vakio. Niin:

V₁P₁ = K ja v₂P₂ = k

Ja tämä voidaan päätellä, että:

V₁P₁ = V₂P₂

Jälkimmäinen on Boylen lain ilmaisu tai lopullinen yhtälö.

Mitä varten se on? Mitä ongelmia Boylen laki ratkaisee?

Höyrykoneet

Boyle-Maleotte-lakia sovelletaan höyrykoneiden toimintaan. Se on ulkoinen palamismoottori, joka käyttää veden määrän lämpöenergian muuntamista mekaaniseksi energiaksi.

Vettä lämmitetään tiukasti suljetussa kattilassa, ja tuotettu höyry kohdistaa painetta Boyle -lain mukaan, joka tuottaa sylinterin tilavuuden laajentumisen työntämällä mäntää.

Voi palvella sinua: laimennuskerroin

Männän lineaarinen liike muuttuu kiertoliikkeeksi käyttämällä kampia ja kampijärjestelmää, joka voi ajaa veturin pyöriä tai sähkögeneraattorin roottoria.

Sip -juomat

Soodan tai pullon mehun pyrkimys muoviputken läpi liittyy Boylen lakiin. Kun putken ilmaa ehdotetaan suun avulla, putken sisällä oleva paine laskee.

Tämä painehäviö helpottaa putken nesteen nousevaa liikettä, mikä mahdollistaa sen nauttimisen. Sama periaate toimii verenpoistossa käyttämällä ruiskua.

Hengityselimet

Boylen laki liittyy läheisesti hengityselimen toimintaan. Inspiraatiovaiheen aikana tapahtuu kalvon ja muiden lihaksien supistuminen; Esimerkiksi ulkoiset interkostalit, jotka tuottavat kylkiluun laajentumisen.

Tämä aiheuttaa suonensisäisen paineen laskun, aiheuttaen keuhkojen laajentumisen, joka tuottaa keuhkojen määrän lisääntymisen. Siksi ympäröivän paine vähenee Boylen laissa nostettujen mukaan.

Tulemalla subatoosiksi pulmonaarinen paine, ilmakehän ilma virtaa keuhkoihin, mikä tuottaa keuhkojen paineen; sovittaa siten sen paine ilmakehän paineen ja inspiraatiovaiheen päättäminen.

Myöhemmin inspiroivat lihakset rentoutuvat ja hengityslihakset supistuvat. Lisäksi tuotetaan elastinen keuhkojen vetäytyminen, ilmiö, joka tuottaa keuhkojen määrän vähenemistä, mikä johtuu siitä,.

Kasvaamalla pulmonaarista painetta ja tulemalla suuremmaksi kuin ilmakehän paine, ilma virtaa keuhkojen sisällä ilmakehään. Tätä tapahtuu, kunnes paineet ovat yhtä suuret, mikä päättyy voimassaolon päättymisvaiheeseen.

Viitteet

1. Boylen laki. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com
2. Boylen lain kaava. Toipunut: Admingco.com