Boila likuma piemērs

Pētot gāzu īpašības, Roberts Boils, no vienas puses, un Edme mariotteNo otras puses, nezinot vai nezinot savus eksperimentus, viņi novēroja, ka gāzes var saspiest un ka to tilpums mainās proporcionāli spiedienam, uz kuru tās iedarbojas.

Lai saprastu viņa pētījumu, mums jāpatur prātā, ka šajā gāzu pētījumā jāņem vērā trīs īpašības: temperatūra, tilpums un spiediens.

Temperatūra: tā ir temperatūra, kurā eksperimenta apstākļos tiek atrasta gāze. To var izteikt Celsija grādos (° C) vai Kelvina grādos vai absolūtā nulle (° K). Boila likuma gadījumā tiek uzskatīts, ka temperatūra nemainās, tas ir, tā paliek nemainīga.

Tilpums: tā ir vieta, kuru gāze aizņem slēgtā traukā. Pirmkārt, gāzes tilpums ir tvertnes tilpums. Lai to attēlotu, tiek uzskatīts, ka trauks ir aizvērts un ar virzuli, piemēram, šļirci.

Spiediens: tas ir spiediens, kāds gāzei ir caur virzuli. Slēgtā traukā, uz kura virzuli novieto kā vāku, nepiespiežot spiedienu, tas tiek uzskatīts par atmosfēras spiedienu (1 at).

Boila un Mariotte novērojumos temperatūra tiek uzskatīta par nemainīgu, tāpēc tas neietekmēs mērījumus.

Attiecībā uz tilpumu, ja ņemam vērā, piemēram, cilindrisku trauku ar 1 litra tilpumu, un tā vāks ir virzulis bīdot, novietojot to, pārklājot ar gaisu piepildītu trauku, spiediens būs 1 pie, bet tilpums 1 litru. Ja uz virzuļa tiek izdarīts 2 atmosfēru spiediens, gāzes tilpums tiks samazināts uz pusi, tas ir, līdz 0,5 litriem vai 500 ml. Ja spiediens palielināsies līdz 4 atmosfērām, tilpums tiks samazināts līdz ceturtdaļai, tas ir, līdz 0,25 litriem vai 250 ml.

Pamatojoties uz šiem novērojumiem, zvans tika izteikts Boila likums: Nemainīgā temperatūrā gāzes tilpums ir apgriezti proporcionāls tam izdarītajam spiedienam.

Tas nozīmē, ka, palielinoties spiedienam, tilpums samazinās, un, kad spiediens samazinās, tilpums palielinās.

Tas ļauj noteikt, ka pastāv saistība starp gāzes spiedienu un tā tilpumu, kas mainās viens no komponentiem, otrs mainās tajā pašā proporcijā, attiecības paliek nemainīgas, tas ir saki:

P * V = k
P = spiediens
V = tilpums
k = spiediena un tilpuma attiecības konstante

Lai to saprastu, pieņemsim, ka mums ir 2,5 litru trauks, kas ir piepildīts ar gaisu un spiediens uz vāciņa virzuli ir 1,5 at. Tātad jūsu attiecību konstante ir:

P * V = k = (2,5) (1,5) = 3,75

Ja mēs tagad palielinām spiedienu līdz 3 atmosfērām, mēs dalām k ar spiedienu P, un mums būs:

k / P = V
3,75 / 3 = 1,25 litri

Kā redzam, piemērojot dubultu spiedienu, tilpums ir puse no sākotnējā, un spiediena un tilpuma attiecības konstante tiek saglabāta. To izsaka šādi:

V₁P₁ = V₂P₂ = k

Tas ir, tilpuma reizinājums ar 1 reizes lielāku spiedienu 1 ir vienāds ar tilpuma reizinājumu ar 2 reizes lielāku par spiedienu 2, un šī attiecība paliek nemainīga.

Boila-Mariotte likuma piemēri

1. piemērs. Aprēķiniet tilpumu, ko aizņem gāze, kas aizņem 3,75 litru tilpumu, pie 2 spiediena, ja tam tiek piemērots 3,5 spiediens.

V₁ = 3,75 l
P₁ = 2 plkst
V₂ = ?
P₂ = 3,5 plkst
Kā V₁P₁ = V₂P₂ = k

Mēs aprēķinām sistēmas konstanti:

V₁P₁= k = (3,75) (2) = 7,5

Mēs atrisinām V₂:

V₂ = k / P₂ = 7,5 / 3,5 = 2143 litri

2. piemērs. Aprēķiniet gāzes spiedienu, ja tā aizņem 2,25 litrus, ja pie 1,75 spiediena pie tā ir 3,25 litri.

V₁ = 3,25 l
P₁ = 1,75 plkst
V₂ = 2,25 l
P₂ = ?

Mēs aprēķinām sistēmas konstanti:

V₁P₁= k = (3,25) (1,75) = 5,6875

Mēs atrisinām P₂:

P₂ = k / V₂ = 5,6875 / 2,25 = 2,53 plkst

3. piemērs. Aprēķiniet gāzes sākotnējo spiedienu, ja, lietojot 4,5 spiedienu pie, tas aizņem 1,4 litrus, un sākotnējais tilpums bija 2,2 litri.

V₁ = 2,2 l
P₁ = ?
V₂ = 1,4 l
P₂ = 4,5 plkst

Mēs aprēķinām sistēmas konstanti:

V₂P₂= k = (1,4) (4,5) = 6,3

Mēs atrisinām P₂:

P₁ = k / V₁ = 6,3 / 2,2 = 2,863 plkst