La Boyleov zakon otkrio ga je Robert Boyle u XNUMX. stoljeću i postavio temelje za objašnjenje odnosa između tlaka i volumena prisutnih u plinovima. 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 tlak smanji.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o Boyleovom zakonu, njegovim karakteristikama i važnosti.
Glavne osobine
Godine 1662. Robert Boyle je otkrio da je tlak koji djeluje na plin obrnuto proporcionalan njegovom volumenu i broju molova pri konstantnoj temperaturi. Drugim riječima, ako se tlak koji se primjenjuje na plin udvostruči, isti će se plin komprimirati i njegov volumen će se prepoloviti.
Kako se volumen spremnika koji sadrži plin povećava, tako se povećava i udaljenost koju čestice moraju prijeći prije sudara sa stijenkama spremnika. Ovo povećanje udaljenosti omogućuje smanjenje učestalosti udaraca, pa je pritisak na zid manji nego prije kada je volumen bio manji.
Boyleov zakon prvi je otkrio Robert Boyle 1662. godine. Edme Mariotte je bio još jedan znanstvenik koji je razmišljao i došao do istih zaključaka kao i Boyle, međutim, Mariotte je svoje djelo objavio tek 1676. Zato 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 kemičar Robert. Formulirao ga je neovisno od strane Boylea i francuskog fizičara i botaničara Edméa Mattouta.
Odnosi se na jedan od zakona koji povezuju volumen i tlak plina s određenom količinom plina koja se održava na konstantnoj temperaturi. Boyleov zakon kaže sljedeće: Tlak koji djeluje sila fizički je obrnuto proporcionalan volumenu plinovite tvari sve dok njezina temperatura ostaje konstantna. Ili jednostavnije, možemo to protumačiti kao: pri višoj konstantnoj temperaturi volumen fiksne mase plina obrnuto je proporcionalan konstantnom tlaku koji vrši.
Eksperimenti i primjene Boyleovog zakona
Kako bi dokazao teoriju Boyleovog zakona, Mariot je bio zadužen za uvođenje plina u cilindar s klipom i mogao je provjeriti različite pritiske koji su nastali kako se klip spuštao. Iz ovog pokusa zaključuje se da kako se volumen povećava, tlak opada.
Boyleov zakon ima mnogo primjena u suvremenom životu, među kojima možemo spomenuti npr. ronjenje, to je zato što ronilac mora izbaciti zrak iz pluća prilikom uspinjanja jer se širi kada se tlak 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 tlaka i ventili za smanjenje tlaka.
Benzinski, plinski ili dizelski motori također koriste Boyleov zakon tijekom unutarnjeg izgaranja, jer prvi put zrak ulazi u cilindar s volumenom i tlakom, drugi put smanjuje volumen povećanjem tlaka.
Automobili imaju sustave zračnih jastuka koji rade tako što izbacuju određenu količinu zraka ili plina iz komore koja dopire do vanjskog zračnog jastuka, gdje se tlak smanjuje, a volumen povećava održavajući konstantnu temperaturu.
Boyleov zakon danas je vrlo važan jer je to zakon koji nam govori i objašnjava ponašanje plinova. To definitivno objašnjava da su tlak i volumen plina obrnuto proporcionalni jedan drugome. Stoga, kada se plin primijeni tlakom, njegov volumen se smanjuje, a tlak raste.
idealan plinski model
Boyle-Mariotteov zakon primjenjuje se na takozvane idealne plinove, teorijski model koji uvelike pojednostavljuje ponašanje bilo kojeg plina, uz pretpostavku:
- molekule plina toliko su male da nije potrebno razmišljati o njihovoj veličini, pogotovo ako se uzme u obzir da je to puno manje od udaljenosti koju putuju.
- Osim toga, molekule jedva stupaju u interakciju, osim kada se sudare vrlo kratko, a kada se sudare, sudar je elastičan, pa se zadržavaju i impuls i kinetička energija.
- Konačno, pretpostavimo da je ta kinetička energija proporcionalna temperaturi plinovitog uzorka, tj. što su čestice više uzburkane, to je viša temperatura.
Laki plinovi, bez obzira na njihov identitet, slijede ove smjernice vrlo striktno pod standardnim uvjetima temperature i tlaka (tj.: 0ºC i atmosferski tlak (1 atmosfera). Za te plinove Boyle-Mariotteov zakon vrlo precizno opisuje njihovo ponašanje. .
Budući da je P∙V konstantan na danoj temperaturi, ako se tlak plina mijenja, volumen se mijenja tako da proizvod ostaje isti, pa se u dva različita stanja 1 i 2 jednakost može izraziti na sljedeći način:
P1∙V1 = P2∙V2
Zatim, poznavajući jedno stanje, plus varijablu iz drugog stanja, možete znati varijablu koja nedostaje tako da je uklonite iz Boyle-Mariotovog zakona.
Povijest Boyleovog zakona
britanski kemičar. Pionir eksperimenata u području kemije, posebno u svojstvima plinova,
Teza Roberta Boylea o ponašanju materije na razini čestica bila je preteča moderne teorije kemijskih elemenata. Također je bio jedan od osnivača Kraljevskog društva u Londonu.
Robert Boyle rođen je u plemićkoj obitelji u Irskoj i pohađao je najbolje engleske i europske škole. Od 1656. do 1668. služio je kao asistent Roberta Hookea na Sveučilištu Oxford, surađujući s njim na nizu eksperimenata koji su određivali fizička svojstva zraka i kako on gori, diše i prenosi zvuk.
Rezultati tih priloga prikupljeni su u njihovoj «Novi fizičko-mehanički eksperimenti o elastičnosti zraka i njegovim učincima» (1660.). U drugom izdanju ovog djela (1662.) otkrio je poznato svojstvo plinova, Boyle-Mariotteov zakon, koji je tvrdio da je volumen koji zauzima plin pri konstantnoj temperaturi obrnuto proporcionalan njegovom tlaku. Danas je poznato da je ovaj zakon ispunjen tek kada se prihvati teorijsko idealno ponašanje plinova.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o Boyleovom zakonu, njegovim karakteristikama i primjeni u svijetu znanosti.