Vzorec pre Boyleov zákon

Objem hmoty plynu je nepriamo úmerný jeho tlaku

sutiporn somnam / Getty Images

Boyleov zákon je špeciálnym prípadom zákon o ideálnom plyne . Tento zákon platí len pre ideálne plyny udržiavané na konštantnej hodnote teplota , ktorý umožňuje iba objem a tlak zmeniť.

Vzorec Boyleovho zákona

Boyleov zákon je vyjadrený takto:
P_iV_i= P_fV_f
kde
P_i= počiatočný tlak
V_i= počiatočný objem
P_f= konečný tlak
V_f= konečný objem

Pretože teplota a množstvo plynu sa nemenia, tieto pojmy sa v rovnici neobjavujú.

Boyleov zákon znamená, že objem hmoty plynu je nepriamo úmerné na jej tlak. Tento lineárny vzťah medzi tlakom a objemom znamená, že zdvojnásobenie objemu daného množstva plynu zníži jeho tlak na polovicu.

Je dôležité si uvedomiť, že jednotky pre počiatočné a konečné podmienky sú rovnaké. Nezačínajte s librami a kubickými palcami pre jednotky počiatočného tlaku a objemu a očakávajte, že nájdete pascaly a litre bez toho, aby ste jednotky najskôr previedli.

Existujú dva ďalšie bežné spôsoby vyjadrenia vzorca pre Boyleov zákon.

Podľa tohto zákona je pri konštantnej teplote súčin tlaku a objemu konštantný:

PV = c

alebo

P ∝ 1/V

Príklad Boyleovho zákona

Objem 1 litra plynu má tlak 20 atm. Ventil umožňuje prúdenie plynu do nádoby s objemom 12 l, ktorá spája dve nádoby. Aký je konečný tlak tohto plynu?

Dobrým miestom na začatie tohto problému je napísať vzorec pre Boyleov zákon a identifikujte, ktoré premenné poznáte a ktoré ešte treba nájsť.

Vzorec je:

P₁V₁= P_dvaV_dva

Vieš:

Počiatočný tlak P₁= 20 atm
Počiatočný zväzok V₁= 1 l
záverečný zväzok V_dva= 1 l + 12 l = 13 l
konečný tlak P_dva= premenná na nájdenie

P₁V₁= P_dvaV_dva

Delenie oboch strán rovnice V_dvadáva Ti:

P₁V₁/ V_dva= P_dva

Vyplnenie čísel:

(20 atm) (1 1)/(13 1) = konečný tlak

konečný tlak = 1,54 atm (nie je správny počet platných číslic, len aby ste vedeli)

Ak ste stále zmätení, možno budete chcieť skontrolovať ďalší fungujúci problém s Boylovým zákonom .

Zaujímavé fakty o Boyleovom zákone

• Boyleov zákon bol prvý fyzikálny zákon napísaný ako rovnica, ktorá popisovala závislosť dvoch premenných. Predtým ste mali iba jednu premennú.
• Boyleov zákon je známy aj ako Boyle-Mariottov zákon alebo Mariottov zákon. Anglo-írsky Boyle publikoval svoj zákon v roku 1662, ale francúzsky fyzik Edme Mariotte prišiel s rovnakým vzťahom nezávisle v roku 1679.
• Hoci Boyleov zákon popisuje správanie sa ideálneho plynu, možno ho aplikovať na reálne plyny pri normálnej teplote a nízkom (obyčajnom) tlaku. Ako teplota a tlak stúpajú, plyny sa začínajú odchyľovať od akejkoľvek variácie zákona o ideálnom plyne.

Boyleov zákon a iné zákony o plyne

Boyleov zákon nie je jediným špeciálnym prípadom zákona o ideálnom plyne. Dva ďalšie spoločné zákony sú Charlesov zákon (konštantný tlak) a Gay-Lussacov zákon (konštantný objem).