La Boylov zakon odkril ga je Robert Boyle v XNUMX. stoletju in postavil temelje za razlago razmerja med tlakom in prostornino, prisotnim v plinih. Z vrsto eksperimentov mu je uspelo pokazati, da plin ob konstantni temperaturi zmanjša prostornino, ko je izpostavljen večjemu pritisku, in poveča prostornino, če se tlak zmanjša.
V tem članku vam bomo povedali vse, kar morate vedeti o Boylovem zakonu, njegovih značilnostih in pomenu.
Glavne značilnosti
Leta 1662 je Robert Boyle odkril, da je tlak, ki deluje na plin, obratno sorazmeren z njegovo prostornino in številom molov pri konstantni temperaturi. Z drugimi besedami, če se tlak, uporabljen na plin, podvoji, isti plin se bo stisnil in njegova prostornina se bo prepolovila.
Ko se prostornina posode s plinom poveča, se poveča tudi razdalja, ki jo morajo delci prepotovati, preden trčijo v stene posode. To povečanje razdalje omogoča zmanjšanje frekvence udarcev, zato je pritisk na steno manjši kot prej, ko je bila prostornina manjša.
Boyleov zakon je leta 1662 prvič odkril Robert Boyle. Edme Mariotte je bil še en znanstvenik, ki je razmišljal in prišel do istih zaključkov kot Boyle, vendar je Mariotte svoje delo objavil šele leta 1676. Zato v številnih knjigah najdemo ta zakon, imenovan Boylov in Mariotov zakon Boyle-Mariotov zakon, znan tudi kot Mattutov zakon, ki ga je razvil britanski fizik in kemik Robert. neodvisno Boyle in francoski fizik in botanik Edmé Mattout.
Nanaša se na enega od zakonov, ki povezujeta prostornino in tlak plina z določeno količino plina, ki se vzdržuje pri konstantni temperaturi. Boyleov zakon pravi naslednje: Tlak, ki ga izvaja sila, je fizično obratno sorazmeren s prostornino plinaste snovi, dokler njena temperatura ostane konstantna. Ali bolj preprosto, lahko ga razlagamo kot: pri višji konstantni temperaturi je prostornina fiksne mase plina obratno sorazmerna s konstantnim tlakom, ki ga izvaja.
Eksperimenti in aplikacije Boylovega zakona
Da bi dokazal teorijo Boylovega zakona, je bil Mariot zadolžen za dovajanje plina v valj z batom in je lahko preveril različne pritiske, ki so nastali, ko se je bat spuščal. Iz tega poskusa sklepamo, da se s povečanjem volumna tlak zmanjša.
Boylov zakon ima veliko uporab v sodobnem življenju, med katerimi lahko omenimo na primer potapljanje, to je zato, ker mora potapljač pri vzpenjanju iztisniti zrak iz pljuč, ker se ob znižanju tlaka razširi, če tega ne stori, lahko povzroči poškodbe tkiva.
Najdemo ga v vsej opremi, ki uporablja ali poganja pnevmatsko moč, kot so robotske roke, ki uporabljajo komponente, kot so pnevmatski bati, aktuatorji, regulatorji tlaka in ventili za razbremenitev tlaka.
Bencinski, plinski ali dizelski motorji uporabljajo tudi Boylov zakon med notranjim zgorevanjem, ker prvič zrak vstopi v valj s prostornino in tlakom, drugič zmanjša prostornino s povečanjem tlaka.
Avtomobili imajo sisteme zračnih blazin, ki delujejo tako, da izločijo določeno količino zraka ali plina iz komore, ki doseže zunanjo zračno blazino, kjer se tlak zmanjša in prostornina poveča, pri čemer se vzdržuje konstantna temperatura.
Boyleov zakon je danes zelo pomemben, saj je zakon tisti, ki nam govori in razlaga obnašanje plinov. Vsekakor pojasnjuje, da sta tlak in prostornina plina obratno sorazmerna drug drugemu. Zato se ob pritisku na plin njegova prostornina zmanjša in tlak poveča.
idealen plinski model
Boyle-Mariotteov zakon velja za tako imenovane idealne pline, teoretični model, ki močno poenostavi obnašanje katerega koli plina ob predpostavki:
- molekule plina so tako majhni, da o njihovi velikosti ni treba razmišljati, sploh če upoštevamo, da je to veliko manjše od razdalje, ki jo prepotujejo.
- Poleg tega, molekule komaj medsebojno delujejo, razen če trčijo zelo na kratko, in ko trčijo, je trk elastičen, zato se ohranita tako zagon kot kinetična energija.
- Končno, predpostavimo, da je ta kinetična energija sorazmerna s temperaturo plinastega vzorca, tj. bolj ko so delci vznemirjeni, višja je temperatura.
Lahki plini, ne glede na njihovo identiteto, zelo strogo sledijo tem smernicam pod standardnimi pogoji temperature in tlaka (tj.: 0ºC in atmosferski tlak (1 atmosfera). Za te pline Boyle-Mariotteov zakon zelo natančno opisuje njihovo obnašanje. .
Ker je P∙V pri določeni temperaturi konstanten, če se tlak plina spremeni, se prostornina spremeni tako, da produkt ostane enak, zato lahko v dveh različnih stanjih 1 in 2 enakost izrazimo na naslednji način:
P1∙V1 = P2∙V2
Potem ko poznaš eno stanje in spremenljivko iz drugega stanja, lahko poznaš manjkajočo spremenljivko tako, da jo odstraniš iz Boyle-Mariotovega zakona.
Zgodovina Boylovega zakona
Britanski kemik. Pionir eksperimentov na področju kemije, zlasti lastnosti plinov,
Teza Roberta Boyla o obnašanju snovi na ravni delcev je bila predhodnica sodobne teorije kemijskih elementov. Bil je tudi ustanovni član Kraljeve družbe v Londonu.
Robert Boyle se je rodil v plemiški družini na Irskem in je obiskoval najboljše angleške in evropske šole. Od leta 1656 do 1668 je služil kot pomočnik Roberta Hookea na univerzi Oxford in z njim sodeloval pri vrsti eksperimentov, ki so določali fizikalne lastnosti zraka in kako gori, diha in prenaša zvok.
Rezultati teh prispevkov so bili zbrani v svojih «Novi fizikalno-mehanski poskusi o elastičnosti zraka in njegovih učinkih» (1660). V drugi izdaji tega dela (1662) je razkril znamenito lastnost plinov, Boyle-Mariottov zakon, ki pravi, da je prostornina, ki jo zaseda plin pri stalni temperaturi, obratno sorazmerna z njegovim tlakom. Danes je znano, da je ta zakon izpolnjen šele, ko je sprejeto teoretično idealno obnašanje plinov.
Upam, da boste s temi informacijami lahko izvedeli več o Boylovem zakonu, njegovih značilnostih in uporabi v svetu znanosti.