Ha csapdába esik egy levegőminta, és megméri hangerő másképp nyomás (állandó hőfok), akkor meghatározhatja a térfogat és a nyomás közötti kapcsolatot. Ha ezt a kísérletet hajtja végre, akkor észreveszi, hogy a gázminta nyomásának növekedésével a térfogata csökken. Más szavakkal, a gázminta térfogata állandó hőmérsékleten fordítottan arányos annak nyomásával. A nyomás szorzata a térfogattal szorozva állandó:
PV = k vagy V = k / P vagy P = k / V
ahol P nyomás, V térfogat, k állandó, és a hőmérsékletet és a gázmennyiséget állandó értéken tartják. Ezt a kapcsolatot hívják Boyle törvénye, utána Robert Boyle, aki 1660-ban fedezte fel.
Kulcsfontosságú lehetőségek: Boyle törvénykémiai problémái
- Egyszerűen fogalmazva: Boyle kijelenti, hogy állandó hőmérsékleten lévő gáz esetében a térfogattal megszorozott nyomás állandó érték. Ehhez az egyenlet PV = k, ahol k állandó.
- Állandó hőmérsékleten, ha növeli a gáz nyomását, annak térfogata csökken. Ha növeli a térfogatát, a nyomás csökken.
- A gáz térfogata fordítottan arányos a nyomásával.
- Boyle törvénye az ideális gázról szóló törvény egyik formája. Normál hőmérsékleten és nyomáson jól működik a valódi gázok esetében. Magas hőmérsékleten vagy nyomáson azonban ez nem érvényes közelítés.
Működő példa probléma
A szakaszok a A gázok általános tulajdonságai és Ideális gázjogi problémák a munka megkísérlésére is hasznos lehet Boyle törvény problémái.
Probléma
A héliumgáz mintáját 25 ° C-on 200 cm-re összenyomjuk3 0,240 cm-ig3. Nyomása most 3,00 cm Hg. Mi volt a hélium eredeti nyomása?
Megoldás
Mindig jó ötlet leírni az összes ismert változó értékét, jelezve, hogy az értékek a kiindulási vagy a végső állapotokra vonatkoznak. Boyle törvénye A problémák alapvetően az ideális gázról szóló törvény esetei:
Kezdeti: P1 =?; V1 = 200 cm3; n1 = n; T1 = T
Záró: P2 = 3,00 cm Hg; V2 = 0,240 cm3; n2 = n; T2 = T
P1V1 = nRT (Ideális gáz törvény)
P2V2 = nRT
tehát P1V1 = P2V2
P1 = P2V2/ V1
P1 = 3,00 cm Hg x 0,240 cm3/ 200 cm3
P1 = 3,60 x 10-3 cm Hg
Észrevette, hogy a nyomás mértékegységei Hgg-ban vannak megadva? Érdemes lehet ezt egy általánosabb egységre konvertálni, például milliméter higanyra, atmoszférára vagy pasztálra.
3,60 x 10-3 Hg x 10 mm / 1 cm = 3,60 x 10-2 Hgmm
3,60 x 10-3 Hg x 1 atm / 76,0 cm Hg = 4,74 x 10-5 atm
Forrás
- Levine, Ira N. (1978). Fizikai kémia. Brooklyni Egyetem: McGraw-Hill.