La Boyleov zakon otkrio ga je Robert Boyle u XNUMX. veku i postavio temelje za objašnjenje odnosa između pritiska i zapremine prisutnih u gasovima. Kroz niz eksperimenata uspio je pokazati da ako je temperatura konstantna, plin smanjuje svoj volumen kada je podvrgnut većem pritisku, a povećava volumen ako se pritisak smanji.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o Boyleovom zakonu, njegovim karakteristikama i važnosti.
Glavne karakteristike
Godine 1662. Robert Boyle je otkrio da je pritisak na plin obrnuto proporcionalan njegovom volumenu i broju molova na konstantnoj temperaturi. Drugim riječima, ako se pritisak koji se primjenjuje na plin udvostruči, isti gas će biti komprimovan i njegova zapremina će se prepoloviti.
Kako se volumen posude u kojoj se nalazi plin povećava, tako se povećava i udaljenost koju čestice moraju prijeći prije sudara sa zidovima posude. Ovo povećanje udaljenosti omogućava smanjenje učestalosti udara, tako da je pritisak na zid manji nego prije kada je volumen bio manji.
Boyleov zakon je prvi otkrio Robert Boyle 1662. godine. Edme Mariotte je bio još jedan naučnik koji je razmišljao i došao do istih zaključaka kao i Boyle, međutim, Mariotte je objavio svoje djelo tek 1676. Zbog toga u mnogim knjigama nalazimo ovaj zakon pod nazivom Boyle i Mariotov zakon Boyle-Mariotov zakon, poznat i kao Mattutov zakon, koji je razvio britanski fizičar i hemičar Robert. Formulirao ga je nezavisno od Boylea i francuskog fizičara i botaničara Edméa Mattouta.
Odnosi se na jedan od zakona koji povezuju zapreminu i pritisak gasa sa određenom količinom gasa koja se održava na konstantnoj temperaturi. Boyleov zakon kaže sljedeće: Pritisak koji vrši sila je fizički obrnuto proporcionalan zapremini gasovite materije sve dok njena temperatura ostaje konstantna. Ili jednostavnije, možemo to protumačiti kao: na višoj konstantnoj temperaturi, zapremina fiksne mase gasa je obrnuto proporcionalna konstantnom pritisku koji vrši.
Eksperimenti i primjene Boyleovog zakona
Da bi dokazao teoriju Boyleovog zakona, Mariot je bio zadužen za uvođenje plina u cilindar s klipom i bio je u stanju provjeriti različite pritiske koji su nastali kako se klip spuštao. Iz ovog eksperimenta se zaključuje da kako se volumen povećava, pritisak opada.
Boyleov zakon ima mnogo primjena u modernom životu, među kojima možemo spomenuti na primjer ronjenje, to je zato što ronilac mora izbaciti zrak iz pluća prilikom uspinjanja jer se širi kada se pritisak smanji, a ako to ne učini može uzrokovati oštećenje tkiva.
Nalazi se u svoj opremi koja koristi ili se pokreće pneumatskom snagom, kao što su robotske ruke koje koriste komponente kao što su pneumatski klipovi, aktuatori, regulatori pritiska i ventili za smanjenje pritiska.
Benzinski, gasni ili dizel motori takođe koriste Boyleov zakon tokom unutrašnjeg sagorevanja, jer prvi put vazduh ulazi u cilindar sa zapreminom i pritiskom, drugi put smanjuje zapreminu povećanjem pritiska.
Automobili imaju sisteme vazdušnih jastuka koji rade tako što izbacuju određenu količinu vazduha ili gasa iz komore koja dospeva do spoljašnjeg vazdušnog jastuka, gde se pritisak smanjuje, a zapremina povećava održavajući konstantnu temperaturu.
Boyleov zakon je danas veoma važan jer je to zakon koji nam govori i objašnjava ponašanje gasova. To definitivno objašnjava da su pritisak i zapremina gasa obrnuto proporcionalni jedan drugom. Prema tome, kada se pritisak primeni na gas, njegova zapremina se smanjuje, a pritisak raste.
idealan plinski model
Boyle-Mariotteov zakon primjenjuje se na takozvane idealne plinove, teorijski model koji uvelike pojednostavljuje ponašanje bilo kojeg plina, pod pretpostavkom:
- molekule gasa toliko su male da nije potrebno razmišljati o njihovoj veličini, posebno imajući u vidu da je to mnogo manje od udaljenosti koju oni putuju.
- Takođe, molekuli jedva stupaju u interakciju, osim kada se sudare vrlo kratko, a kada se sudare, sudar je elastičan, tako da se zadržavaju i impuls i kinetička energija.
- Konačno, pretpostavimo da je ova kinetička energija proporcionalna temperaturi plinovitog uzorka, tj. što su čestice više uzburkane, to je viša temperatura.
Laki gasovi, bez obzira na njihov identitet, slijede ove smjernice vrlo striktno pod standardnim uvjetima temperature i pritiska (tj.: 0ºC i atmosferski pritisak (1 atmosfera). Za ove plinove Boyle-Mariotteov zakon vrlo precizno opisuje njihovo ponašanje. .
Pošto je P∙V konstantan na datoj temperaturi, ako se pritisak gasa promeni, zapremina se menja tako da proizvod ostaje isti, pa se u dva različita stanja 1 i 2 jednakost može izraziti na sledeći način:
P1∙V1 = P2∙V2
Zatim, poznavajući jedno stanje, plus varijablu iz drugog stanja, možete znati varijablu koja nedostaje tako što ćete je ukloniti iz Boyle-Mariotovog zakona.
Istorija Boyleovog zakona
Britanski hemičar. Pionir eksperimenata u oblasti hemije, posebno u svojstvima gasova,
Teza Roberta Boylea o ponašanju materije na nivou čestica bila je preteča moderne teorije hemijskih elemenata. Bio je i jedan od osnivača Kraljevskog društva u Londonu.
Robert Boyle je rođen u plemićkoj porodici u Irskoj i pohađao je najbolje engleske i evropske škole. Od 1656. do 1668. služio je kao asistent Roberta Hookea na Univerzitetu u Oksfordu, sarađujući s njim na nizu eksperimenata koji su određivali fizička svojstva zraka i kako on gori, diše i prenosi zvuk.
Rezultati ovih priloga prikupljeni su u njihovoj «Novi fizičko-mehanički eksperimenti o elastičnosti zraka i njegovim efektima» (1660.). U drugom izdanju ovog rada (1662) otkrio je čuveno svojstvo gasova, Boyle-Mariotteov zakon, koji je rekao da je zapremina koju zauzima gas na konstantnoj temperaturi obrnuto proporcionalna njegovom pritisku. Danas je poznato da je ovaj zakon ispunjen samo kada se prihvati teorijsko idealno ponašanje gasova.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o Boyleovom zakonu, njegovim karakteristikama i primjeni u svijetu nauke.