הנוסחה לחוק של בויל

החוק של בויל הוא מקרה מיוחד של חוק הגז האידיאלי. חוק זה חל רק על גזים אידיאליים המוחזקים בקביעות טמפרטורה, המאפשר רק את כרך ו לחץ לשנות.

החוק של בויל בא לידי ביטוי כ:
ע_אניV_אני = P_וV_ו
איפה
ע_אני = לחץ ראשוני
V_אני = נפח התחלתי
ע_ו = לחץ סופי
V_ו = נפח סופי

מכיוון שהטמפרטורה וכמות הגז לא משתנות, מונחים אלה אינם מופיעים במשוואה.

משמעות החוק של בויל היא שהנפח של מסת גז הוא ביחס הפוך ללחץ שלה. קשר ליניארי זה בין לחץ לנפח פירושו הכפלת נפח מסה מסוימת של גז מורידה את הלחץ שלו בחצי.

חשוב לזכור את היחידות לתנאים ראשוניים וסופיים זהים. אל תתחיל עם קילוגרמים ואינץ 'מעוקבים ליחידות לחץ ונפח ראשוניים וצפה למצוא פסקלים וליטר מבלי להמיר את היחידות קודם.

ישנן שתי דרכים נפוצות נוספות לבטא את הנוסחה לחוק של בויל.

על פי חוק זה, בטמפרטורה קבועה, תוצר הלחץ והנפח הוא קבוע:

PV = c

או

P ∝ 1 / V

נפח של 1 ליטר של גז נמצא בלחץ של 20 אטם. שסתום מאפשר לגז לזרום למיכל 12 ליטר, המחבר בין שני המכולות. מה הלחץ הסופי של הגז הזה?

מקום טוב להתחיל בבעיה זו הוא לרשום את הנוסחה עבור החוק של בויל ולזהות אילו משתנים אתה מכיר ואלו נותרו למצוא.

הנוסחה היא:

ע₁V₁ = P₂V₂

אתה יודע:

לחץ ראשוני P₁ = 20 כספומט
נפח התחלתי V₁ = 1 ליטר
כרך סופי V₂ = 1 L + 12 L = 13 L
לחץ סופי P₂ = משתנה למצוא

ע₁V₁ = P₂V₂

חלוקת שני צידי המשוואה על ידי V₂ נותן לך:

ע₁V₁ / V₂ = P₂

מילוי המספרים:

(20 אטמוספירה) (1 ליטר) / (13 ליטר) = לחץ סופי

לחץ סופי = 1.54 אטם (לא המספר הנכון של דמויות משמעותיות, רק שתדעו)

אם אתה עדיין מבולבל, ייתכן שתרצה לבדוק אחר עבד את בעיית החוק של בויל.

• החוק של בויל היה החוק הפיזי הראשון שנכתב כמשוואה שתיארה את התלות של שני משתנים. לפני זה משתנה אחד היה כל מה שיש לך.
• החוק של בויל ידוע גם בשם חוק בויל-מריונטה או חוק מריונטה. בויל האנגלו-אירי פרסם את חוקו בשנת 1662, אך הפיזיקאי הצרפתי אמה מריונטה מצא את אותו הקשר באופן עצמאי בשנת 1679.
• למרות שהחוק של בויל מתאר את התנהגותו של גז אידיאלי, ניתן להחיל אותו על גזים אמיתיים בטמפרטורה רגילה ולחץ נמוך (רגיל). עם עליית הטמפרטורה והלחץ, הגזים מתחילים לסטות מכל וריאציה של חוק הגז האידיאלי.

החוק של בויל אינו המקרה המיוחד היחיד של חוק הגז האידיאלי. שני חוקים נפוצים אחרים הם החוק של צ'רלס לחץ מתמיד החוק של גיי-לוסאק (נפח קבוע).