Suhde Paine ja Tilavuus: Boylen Laki,

Koska paine kaasua lisää, kaasun tilavuuden vähenee, koska kaasun hiukkaset joutuvat lähemmäksi toisiaan. Vastaavasti kaasun paineen laskiessa kaasun tilavuus kasvaa, koska kaasuhiukkaset voivat nyt siirtyä kauemmas toisistaan., Sää ilmapalloja saada suurempia kuin ne nousevat läpi tunnelma alueilla alhaisempi paine, koska kaasun tilavuuden on lisääntynyt; että on, ilmakehän kaasu aiheuttaa vähemmän painetta pinnan ilmapallo, joten sisustus kaasu laajenee, kunnes sisäiset ja ulkoiset paineet ovat yhtä suuret.

Irlannin kemisti Robert Boyle (1627-1691) suorittaa joitakin pian kokeita, jotka määritellään määrällinen suhde paine ja tilavuus kaasua. Boyle käytti J-muotoista putkea, joka oli osittain täytetty merkuriuksella, kuten kuvassa \(\PageIndex{1}\) esitetään., Näissä kokeissa elohopeapylvään yläpuolelle jää pieni määrä kaasua tai ilmaa, ja sen tilavuus mitataan ilmanpaineessa ja vakiolämpötilassa. Sen jälkeen avoimeen käsivarteen kaadetaan lisää elohopeaa kaasunäytteen paineen lisäämiseksi. Paine kaasu on ilmakehän paine plus ero korkeuksiin elohopeaa pylväät, ja tuloksena tilavuus on mitattu. Tämä prosessi toistetaan, kunnes joko avoimessa käsivarressa ei ole enää tilaa tai kaasun tilavuus on liian pieni mitattavaksi tarkasti., Esimerkiksi Boylen omista kokeista saatavat tiedot voidaan piirtää monella tavalla(Kuva \(\PageIndex{2}\)). Yksinkertainen juoni \(v\) vastaan \(p\) antaa käyrän nimeltä hyperbola ja paljastaa käänteisen suhteen paineen ja tilavuuden välillä: kun paine kaksinkertaistuu, tilavuus pienenee kertoimella Kaksi. Tämä suhde kahden määrät on kuvattu seuraavasti:

\

Luku \(\PageIndex{1}\): Boyle on Kokeilla Käyttämällä J-Muotoinen Putki Määrittää Suhdetta Kaasun Paine ja Tilavuus., (a) Aluksi kaasu on paineessa 1 atm = 760 mmHg (elohopean on samalla korkeudella sekä käsi, joka sisältää näytteen ja käsivarren avoin ilmapiiri); sen tilavuus on V (b) Jos tarpeeksi elohopea on lisätty oikealle puolelle antaa ero korkeus 760 mmHg välillä kaksi kättä, kaasun paine on 760 mmHg (ilmakehän paine) + 760 mmHg = 1520 mmHg ja tilavuus on V/2. (c) Jos ylimääräinen 760 mmHg on lisätty sarake oikealla, koko paine kaasua lisää 2280 mmHg, ja tilavuus kaasun laskee V/3.,

Jakamalla molemmat puolet \(P\), saadaan yhtälö, joka kuvaa käänteinen suhde välillä \(P\) ja \(V\):

\

tai

\

jos ∝ symboli luetaan ”on verrannollinen.”V: n vs. 1/P: n juoni on siten suora viiva, jonka kaltevuus on yhtälössä 6.2.1 ja yhtälössä 6.2.3 olevan vakion suuruinen. Jakamalla yhtälön 6.2.1 molemmat puolet V: llä P: n sijaan saadaan samanlainen suhde P: n ja 1/V: n välillä., Vakion numeerinen arvo riippuu kokeessa käytetyn kaasun määrästä ja lämpötilasta, jossa kokeet suoritetaan. Tämä suhde paine ja tilavuus tunnetaan Boylen laki, kun sen löytäjä, ja voidaan todeta seuraavaa: vakiolämpötilassa, määrä kiinteä määrä kaasu on kääntäen verrannollinen sen paineeseen.

Luku \(\PageIndex{2}\): Tontit Boyle Tiedot. a) tässä ovat varsinaiset tiedot tyypillisestä Boylen tekemästä kokeesta., Boyle käytti tilavuuden mittaamiseen muita kuin SI-yksiköitä (in.3 eikä cm3) ja paine (in. Hg eikä mmHg). b) Tämä paineen ja tilavuuden juoni on hyperbola. Koska PV on vakio, vähentämällä painetta kertoimella kaksi tulokset kaksinkertainen tilavuus kasvaa ja päinvastoin. (c) tontti tilavuus vs. 1/paine samat tiedot osoittavat, käänteinen lineaarinen suhde kahden määrät, ilmaistuna yhtälö V = vakio/P.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *