Undang -undang Boyle

Apa itu Undang -undang Boyle?

The undang -undang Undang-undang Boyle atau Boyle-Maleotte Ia adalah salah satu yang menyatakan hubungan antara tekanan yang dikenakan oleh atau pada gas, dan jumlah yang diduduki ini; sentiasa menjaga suhu gas, serta kuantiti (bilangan tahi lalat).

Undang-undang ini, bersama-sama dengan Charles, Gay-Lussac, Charles dan Avogadro, menggambarkan tingkah laku gas yang ideal; Khususnya, dalam bekas tertutup tertakluk kepada perubahan jumlah yang dikenakan oleh daya mekanikal.

Peningkatan tekanan pengurangan tekanan. Sumber: Gabriel Bolívar

Imej atas secara ringkas meringkaskan undang -undang Boyle. Titik ungu mewakili molekul atau atom gas, yang bertembung dengan dinding dalaman bekas (kiri). Dengan mengurangkan ruang atau jumlah bekas yang diduduki oleh gas ini, perlanggaran meningkat, yang diterjemahkan ke dalam peningkatan tekanan (kanan).

Ini menunjukkan bahawa tekanan P dan volum V dari gas berkadar songsang jika bekas ditutup dengan ketat; Jika tidak, tekanan yang lebih besar akan sama dengan peleburan bekas.

Jika graf V terhadap P, dengan data V dan P pada paksi dan dan x, masing -masing, akan diperhatikan, lengkung asimtotik akan diperhatikan. Yang lebih rendah v, semakin besar peningkatan p; Iaitu, lengkung akan memanjangkan nilai tinggi p pada paksi x.

Sudah tentu, suhu tetap berterusan; Tetapi, jika percubaan yang sama dijalankan pada suhu yang berbeza, kedudukan relatif lengkung ini v vs p akan berubah pada paksi Cartesian. Perubahan itu akan lebih jelas jika ia adalah graf pada paksi tiga dimensi, dengan t tetap pada paksi z.

Sejarah Undang -undang Boyle

Latar belakang

Sejak saintis Galileo Galilei menyatakan kepercayaannya terhadap kewujudan kekosongan (1638), saintis mula mengkaji sifat -sifat udara dan jurang separa.

Ahli kimia Angloirlandic, Robert Boyle, memulakan kajiannya tentang sifat udara pada tahun 1638 apabila mengetahui bahawa Otto von Guericke, seorang jurutera Jerman dan jurutera fizikal, telah membina bom udara.

Boleh melayani anda: bromin: sejarah, struktur, konfigurasi elektronik, sifat, kegunaan

Eksperimen Mercury

Untuk menjalankan kajian tekanan udara, Boyle menggunakan tiub bentuk "j", yang pembinaannya dikaitkan dengan Robert Hooke, pembantu Boyle. Akhir lengan pendek dimeteraikan, sementara hujung panjang tiub terbuka untuk meletakkan merkuri.

Dari awal, Boyle ingin mengkaji keanjalan udara, secara kualitatif dan kuantitatif. Apabila merkuri dicurahkan melalui hujung terbuka tiub dalam bentuk "J", Boyle menyimpulkan bahawa udara di lengan pendek tiub dikontrak di bawah tekanan merkuri.

Hasilnya

Semakin besar jumlah merkuri yang ditambah ke tiub, semakin besar tekanan yang dikenakan di udara dan semakin rendah jumlahnya. Boyle memperoleh carta eksponen negatif dari jumlah udara bergantung kepada tekanan.

Sementara.

Pada tahun 1662, Boyle menerbitkan undang -undang fizikal pertama yang diberikan dalam bentuk persamaan, yang menunjukkan pergantungan fungsi dua pembolehubah. Dalam kes ini, tekanan dan kelantangan.

Boyle berkata terdapat hubungan songsang antara tekanan yang dikenakan ke atas gas dan jumlahnya menduduki gas itu, hubungan yang agak benar ini untuk gas sebenar. Sebilangan besar gas berkelakuan sebagai gas ideal untuk tekanan dan suhu sederhana.

Apabila tekanan yang lebih tinggi dan suhu yang lebih rendah berlaku, penyimpangan dari tingkah laku gas sebenar cita -cita menjadi lebih ketara.

Edme Mariotte

Fizik Perancis Edme Mariotte (1620-1684) secara bebas menemui undang-undang yang sama pada tahun 1679. Tetapi dia mempunyai merit menunjukkan bahawa jumlahnya berbeza dengan suhu. Itulah sebabnya ia dipanggil undang -undang Mariotte atau undang -undang Boyle dan Mariotte.

Mengukuhkan undang -undang

Daniel Bernoulli (1737) mengukuhkan undang -undang Boyle dengan menunjukkan bahawa tekanan gas dihasilkan oleh kesan zarah gas di dinding bekas yang mengandunginya.

Ia boleh melayani anda: nukleofil: serangan nukleofilik, jenis, contoh, nukleofili

Pada tahun 1845, John Waterston menerbitkan artikel saintifik, yang memberi tumpuan kepada prinsip -prinsip utama teori kinetik gas.

Subsequently, Rudolf Clausius, James Maxwell and Ludqwig Boltzmann consolidated the kinetic theory of gases, which relates the pressure exerted by a gas with the speed of gas particles in motion in motion in motion.

Semakin rendah jumlah bekas yang mengandungi gas, semakin besar kekerapan kesan zarah yang membentuknya terhadap dinding bekas; Dan oleh itu, semakin besar tekanan yang dikenakan oleh gas.

Apakah undang -undang ini?

Eksperimen yang dijalankan oleh Boyle, menunjukkan bahawa terdapat hubungan songsang antara jumlah yang diduduki oleh gas dan tekanan yang dikenakan ke atasnya. Walau bagaimanapun, hubungan yang disebutkan di atas tidak benar -benar linear, seperti yang ditunjukkan oleh graf variasi volum mengikut tekanan yang dikaitkan dengan Boyle.

Dalam undang -undang Boyle, ia menunjukkan bahawa jumlah yang diduduki oleh gas berkadar songsang dengan tekanan. Ia juga menunjukkan bahawa produk tekanan gas dengan jumlahnya adalah malar.

Ekspresi matematik

Untuk sampai ke ungkapan matematik undang -undang Boyle, ia bermula dari:

V ∝ 1/p

Di mana ia menunjukkan bahawa jumlah yang diduduki oleh gas berkadar songsang dengan tekanannya. Walau bagaimanapun, ada pemalar yang menentukan betapa berkadar songsang adalah hubungan ini.

V = k/p

Di mana k adalah pemalar perkadaran. Membersihkan k yang anda ada:

Vp = k

Produk tekanan gas dengan jumlahnya tetap. Jadi:

V₁P₁ = K dan v₂P₂ = k

Dan ini dapat disimpulkan bahawa:

V₁P₁ = V₂P₂

Yang terakhir adalah ungkapan atau persamaan akhir untuk undang -undang Boyle.

Untuk apa itu? Masalah apa yang diselesaikan oleh undang -undang Boyle?

Enjin stim

Undang-undang Boyle-Maleotte digunakan dalam operasi mesin stim. Ia adalah enjin pembakaran luaran yang menggunakan transformasi tenaga terma jumlah air ke dalam tenaga mekanikal.

Air dipanaskan dalam dandang yang ketat, dan stim yang dihasilkan memberi tekanan mengikut undang -undang Boyle yang menghasilkan pengembangan jumlah silinder dengan menolak omboh.

Boleh melayani anda: faktor pencairan

Pergerakan linear omboh diubah menjadi pergerakan putaran, dengan menggunakan sistem engkol dan engkol, yang dapat memacu roda lokomotif atau pemutar penjana elektrik.

Minuman sip

Tindakan bercita -cita soda atau jus botol melalui tiub plastik berkaitan dengan undang -undang Boyle. Apabila udara tiub dicadangkan menggunakan mulut, terdapat penurunan tekanan di dalam tiub.

Penurunan tekanan ini memudahkan pergerakan menaik bendalir di dalam tiub, yang membolehkan pengambilannya. Prinsip yang sama ini berfungsi dalam pengekstrakan darah dengan menggunakan picagari.

Sistem pernafasan

Undang -undang Boyle berkait rapat dengan fungsi sistem pernafasan. Semasa fasa inspirasi, penguncupan diafragma dan otot lain berlaku; Sebagai contoh, intercostal luaran yang menghasilkan pengembangan sangkar tulang rusuk.

Ini menyebabkan penurunan tekanan intrapleural, menyebabkan pengembangan paru -paru yang menghasilkan peningkatan jumlah paru -paru. Oleh itu, tekanan intrapulmonari berkurangan mengikut apa yang dibangkitkan dalam undang -undang Boyle.

Dengan menjadi subatosa tekanan intrapulmonary, udara atmosfera mengalir ke dalam paru -paru, yang menghasilkan peningkatan tekanan di paru -paru; dengan itu memadankan tekanannya kepada tekanan atmosfera, dan menyimpulkan fasa inspirasi.

Selanjutnya, otot inspirasi berehat dan kontrak otot ekspirasi. Di samping itu, penarikan balik pulmonari elastik dihasilkan, fenomena yang menghasilkan penurunan jumlah paru -paru, dengan peningkatan tekanan intrapulmonary, yang dijelaskan oleh undang -undang Boyle.

Dengan meningkatkan tekanan intrapulmonari, dan menjadi lebih besar daripada tekanan atmosfera, udara mengalir di dalam paru -paru ke atmosfera. Ini berlaku sehingga tekanan sama dengan, yang menyimpulkan fasa tamat tempoh.

Rujukan

1. Undang -undang Boyle. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com
2. Formula untuk undang -undang Boyle. Pulih dari: Thoughtco.com