La Định luật Boyle nó được Robert Boyle phát hiện vào thế kỷ XNUMX và đặt cơ sở để giải thích mối quan hệ giữa áp suất và thể tích có trong chất khí. Thông qua một loạt thí nghiệm, ông đã chứng minh được rằng nếu nhiệt độ không đổi, một chất khí giảm thể tích khi chịu áp suất lớn hơn và tăng thể tích nếu giảm áp suất.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về định luật Boyle, các đặc điểm và tầm quan trọng của nó.
Các tính năng chính
Năm 1662, Robert Boyle phát hiện ra rằng áp suất tác dụng lên một chất khí tỉ lệ nghịch với thể tích và số mol của nó ở nhiệt độ không đổi. Nói cách khác, nếu áp suất tác dụng lên một chất khí tăng gấp đôi, cùng một chất khí sẽ bị nén và thể tích của nó sẽ giảm đi một nửa.
Khi thể tích của bình chứa khí tăng lên, quãng đường mà các hạt phải đi trước khi va chạm vào thành bình cũng tăng lên. Sự gia tăng khoảng cách này cho phép tần số của các cú sốc giảm xuống, do đó áp lực lên tường ít hơn so với trước đây khi thể tích nhỏ hơn.
Định luật Boyle lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1662 bởi Robert Boyle. Edme Mariotte là một nhà khoa học khác đã suy nghĩ và đưa ra kết luận tương tự như Boyletuy nhiên, Mariotte đã không công bố công trình của mình cho đến năm 1676. Đó là lý do tại sao trong nhiều cuốn sách, chúng ta thấy định luật này được gọi là Boyle và Định luật Mariot Định luật Boyle-Mariot, còn được gọi là Định luật Mattut, được phát triển bởi nhà vật lý và hóa học người Anh Robert. độc lập bởi Boyle và nhà vật lý và thực vật học người Pháp Edmé Mattout.
Nó đề cập đến một trong những định luật liên hệ giữa thể tích và áp suất của một chất khí với một lượng khí nhất định được duy trì ở nhiệt độ không đổi. Định luật Boyle phát biểu như sau: Áp suất do một lực tác dụng tỷ lệ nghịch với thể tích của chất khí miễn là nhiệt độ của nó không đổi. Hay đơn giản hơn, chúng ta có thể hiểu nó là: ở nhiệt độ không đổi cao hơn, thể tích của một khối khí cố định tỉ lệ nghịch với áp suất không đổi mà nó tác dụng.
Thực nghiệm và ứng dụng của định luật Boyle
Để chứng minh lý thuyết của Định luật Boyle, Mariot phụ trách việc đưa khí vào một xi lanh với một piston và có thể xác minh các áp suất khác nhau được tạo ra khi piston đi xuống. Từ thí nghiệm này suy ra rằng khi thể tích tăng thì áp suất giảm.
Định luật Boyle có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống hiện đại, trong đó có thể kể đến ví dụ như lặn biển, điều này là do người lặn phải đẩy không khí ra khỏi phổi khi lên cao vì nó nở ra khi áp suất giảm, nếu không làm như vậy có thể gây tổn thương mô.
Nó được tìm thấy trong tất cả các thiết bị sử dụng hoặc chạy bằng năng lượng khí nén, chẳng hạn như cánh tay robot sử dụng các bộ phận như piston khí nén, bộ truyền động, bộ điều chỉnh áp suất và van giảm áp.
Động cơ xăng, ga hoặc diesel cũng sử dụng định luật Boyle trong quá trình đốt trong, vì lần đầu tiên không khí đi vào xi lanh với thể tích và áp suất, lần thứ hai nó giảm thể tích bằng cách tăng áp suất.
Ô tô có hệ thống túi khí hoạt động bằng cách đẩy một lượng không khí hoặc khí nhất định từ buồng đến túi khí bên ngoài, ở đó áp suất giảm và thể tích tăng duy trì nhiệt độ không đổi.
Định luật Boyle ngày nay rất quan trọng vì nó là định luật nói với chúng ta và giải thích hành vi của chất khí. Nó chắc chắn giải thích rằng áp suất và thể tích của một chất khí tỉ lệ nghịch với nhau. Do đó, khi tác dụng áp suất lên một chất khí thì thể tích của nó giảm đi và áp suất của nó tăng lên.
mô hình khí lý tưởng
Định luật Boyle-Mariotte áp dụng cho cái gọi là khí lý tưởng, một mô hình lý thuyết giúp đơn giản hóa rất nhiều hoạt động của bất kỳ chất khí nào, giả sử:
- phân tử khí chúng quá nhỏ nên không cần thiết phải nghĩ về kích thước của chúng, đặc biệt là khi xem xét rằng con số này nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách họ di chuyển.
- Bên cạnh đó, các phân tử hầu như không tương tác, ngoại trừ khi chúng va chạm rất nhanh, và khi chúng va chạm xảy ra, va chạm là đàn hồi, do đó cả động lượng và động năng đều được bảo toàn.
- Cuối cùng, giả sử rằng động năng này tỷ lệ với nhiệt độ của mẫu khí, nghĩa là các hạt càng kích động, nhiệt độ càng cao.
Các khí nhẹ, bất kể danh tính của chúng, tuân theo các hướng dẫn này rất nghiêm ngặt trong các điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất (tức là: 0ºC và áp suất khí quyển (1 bầu khí quyển). Đối với các khí này, định luật Boyle-Mariotte mô tả hành vi của chúng rất chính xác.
Vì P ∙ V không đổi ở nhiệt độ xác định, nếu áp suất của khí thay đổi, thể tích thay đổi để tích không đổi nên ở hai trạng thái 1 và 2 khác nhau, có thể biểu diễn đẳng thức như sau:
P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2
Sau đó, khi biết một trạng thái, cộng với một biến từ trạng thái khác, bạn có thể biết biến còn thiếu bằng cách loại bỏ nó khỏi định luật Boyle-Mariot.
Lịch sử định luật Boyle
Nhà hóa học người Anh. Tiên phong trong các thí nghiệm trong lĩnh vực hóa học, đặc biệt là về tính chất của chất khí,
Luận án của Robert Boyle về hành vi của vật chất ở cấp độ hạt là tiền thân của lý thuyết hiện đại về các nguyên tố hóa học. Ông cũng là thành viên sáng lập của Hiệp hội Hoàng gia London.
Robert Boyle sinh ra trong một gia đình quý tộc ở Ireland và theo học tại các trường Anh ngữ và Châu Âu tốt nhất. Từ năm 1656 đến năm 1668, ông là trợ lý của Robert Hooke tại Đại học Oxford, cộng tác với ông trong một loạt thí nghiệm xác định các đặc tính vật lý của không khí và cách nó cháy, thở và truyền âm thanh.
Kết quả của những đóng góp này được thu thập trong «Các thí nghiệm cơ lý mới về tính đàn hồi của không khí và các tác động của nó»(1660). Trong ấn bản thứ hai của công trình này (1662), ông đã tiết lộ tính chất nổi tiếng của chất khí, định luật Boyle-Mariotte, trong đó nói rằng thể tích của một chất khí ở nhiệt độ không đổi tỷ lệ nghịch với áp suất của nó. Ngày nay, người ta biết rằng định luật này chỉ được thực hiện khi ứng xử lý tưởng về mặt lý thuyết của chất khí được chấp nhận.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể tìm hiểu thêm về định luật Boyle, các đặc điểm và ứng dụng của nó trong thế giới khoa học.