La ボイルの法則 それはXNUMX世紀にロバートボイルによって発見され、ガスに存在する圧力と体積の関係を説明するための基礎を築きました。 一連の実験を通じて、彼は、温度が一定の場合、ガスがより多くの圧力を受けると体積が減少し、圧力が低下すると体積が増加することをなんとか示しました。
この記事では、ボイルの法則、その特性、および重要性について知っておく必要のあるすべてのことを説明します。
主要な機能
1662年、ロバートボイルは、ガスにかかる圧力が一定温度での体積とモル数に反比例することを発見しました。 言い換えれば、ガスに加えられる圧力がXNUMX倍になると、 同じガスが圧縮され、その体積は半分になります。
ガスを含む容器の体積が増加すると、粒子が容器の壁に衝突する前に移動しなければならない距離も増加します。 この距離の増加により、衝撃の頻度が減少するため、壁への圧力は、体積が小さかった以前よりも低くなります。
ボイルの法則は、1662年にロバートボイルによって最初に発見されました。 エドム・マリオットは、ボイルと同じ結論に達した別の科学者でしたしかし、マリオットは1676年まで彼の作品を公開しませんでした。そのため、多くの本でボイルとマリオットの法則と呼ばれるこの法則が見つかります。ボイルとフランスの物理学者および植物学者EdméMattoutによって独立して。
これは、ガスの体積と圧力を一定の温度に維持された特定の量のガスに関連付ける法則のXNUMXつを指します。 ボイルの法則は次のように述べています。力によって加えられる圧力は、温度が一定である限り、ガス状物質の体積に物理的に反比例します。 または、もっと簡単に言うと、次のように解釈できます。 より高い一定温度では、ガスの固定質量の体積は、それが及ぼす一定圧力に反比例します。
ボイルの法則の実験と応用
ボイルの法則の理論を証明するために、マリオットはピストンを備えたシリンダーにガスを導入することを担当し、ピストンが下降するときに発生するさまざまな圧力を検証することができました。 この実験から、体積が増加するにつれて圧力が減少することが推測されます。
ボイルの法則は、現代の生活に多くの用途があります。たとえば、ダイビングなどです。これは、ダイバーが上昇するときに肺から空気を排出する必要があるためです。圧力が低下すると膨張するため、そうしないと組織に損傷を与える可能性があります。
これは、空気圧ピストン、アクチュエーター、圧力レギュレーター、圧力逃し弁などのコンポーネントを使用するロボットアームなど、空気圧を使用する、または空気圧を動力源とするすべての機器に見られます。
ガソリン、ガス、またはディーゼルエンジンも、内部燃焼中にボイルの法則を使用します。これは、最初に空気が体積と圧力でシリンダーに入るとき、XNUMX回目は圧力を上げることによって体積を減らすためです。
車には、外側のエアバッグに到達するチャンバーから一定量の空気またはガスを排出することによって機能するエアバッグシステムがあります。 ここで、圧力は減少し、体積は増加し、一定の温度を維持します。
ボイルの法則は、私たちに話しかけ、ガスの振る舞いを説明する法則であるため、今日非常に重要です。 ガスの圧力と体積は互いに反比例することを明確に説明しています。 したがって、ガスに圧力を加えると、ガスの体積が減少し、圧力が増加します。
理想気体モデル
ボイル-マリオットの法則は、いわゆる理想気体に適用されます。これは、次のことを前提として、あらゆる気体の動作を大幅に単純化する理論モデルです。
- ガス分子 それらは非常に小さいので、それらのサイズについて考える必要はありません、特にこれが彼らが移動する距離よりもはるかに小さいことを考えると。
- さらに、 分子はほとんど相互作用しませんただし、非常に短時間衝突する場合と衝突する場合を除いて、衝突は弾性的であるため、運動量と運動エネルギーの両方が保存されます。
- 最後に、この運動エネルギーがガス状サンプルの温度に比例するとします。 粒子を攪拌すればするほど、温度は高くなります。
軽質ガスは、その正体に関係なく、標準的な温度と圧力の条件下（つまり、0ºCと大気圧（1気圧）でこれらのガイドラインに厳密に従います。これらのガスの場合、ボイル-マリオットの法則はそれらの動作を非常に正確に記述します。
P∙Vは一定の温度で一定であるため、ガスの圧力が変化すると、体積が変化して生成物が同じままになります。したがって、1つの異なる状態2とXNUMXでは、等式は次のように表すことができます。
P1∙V1=P2∙V2
次に、一方の状態ともう一方の状態の変数を知ることで、ボイル-マリオットの法則から変数を削除することで、欠落している変数を知ることができます。
ボイルの法則の歴史
イギリスの化学者。 化学の分野、特にガスの特性における実験のパイオニア、
粒子レベルでの物質の振る舞いに関するロバート・ボイルの論文は、化学元素の現代理論の前身でした。 彼はまた、ロンドン王立学会の創設メンバーでもありました。
ロバートボイルはアイルランドの高貴な家族に生まれ、最高の英語とヨーロッパの学校に通いました。 1656年から1668年まで、彼はオックスフォード大学でロバートフックの助手を務め、空気の物理的特性と、空気がどのように燃焼、呼吸、音を伝達するかを決定する一連の実験で彼と協力しました。
これらの貢献の結果は、 «空気の弾性とその効果に関する新しい物理機械実験»（1660）。 この作品の第1662版（XNUMX）で、彼はガスの有名な特性であるボイル-マリオットの法則を明らかにしました。これは、一定温度でガスが占める体積はその圧力に反比例すると述べています。 今日、この法則は、ガスの理論上の理想的な振る舞いが受け入れられた場合にのみ満たされることが知られています。
この情報を使用して、ボイルの法則、その特性、および科学の世界での応用についてさらに学ぶことができることを願っています。