אם אתה לוכד מדגם של אוויר ומודד את זה כרך בשונה לחצים (קבוע טמפרטורה), אז אתה יכול לקבוע את הקשר בין נפח ולחץ. אם תבצע ניסוי זה, תגלה שככל שהלחץ של דגימת גז עולה, נפחו יורד. במילים אחרות, נפח דגימת הגז בטמפרטורה קבועה הוא ביחס הפוך ללחץ שלה. תוצר הלחץ כפול הנפח הוא קבוע:
PV = k או V = k / P או P = k / V
כאשר P הוא לחץ, V הוא נפח, k הוא קבוע, והטמפרטורה וכמות הגז מוחזקים קבועים. קשר זה נקרא חוק בויל, לאחר רוברט בויל, שגילה את זה בשנת 1660.
טעימות עיקריות: בעיות בכימיה למשפטים של בויל
- במילים פשוטות, בויל קובע כי עבור גז בטמפרטורה קבועה, הלחץ הכפול בנפח הוא ערך קבוע. המשוואה לכך היא PV = k, כאשר k הוא קבוע.
- בטמפרטורה קבועה, אם מעלים את הלחץ של גז, נפחו יורד. אם מגדילים את נפחו, הלחץ יורד.
- נפח הגז עומד ביחס הפוך ללחץ שלו.
- החוק של בויל הוא סוג של חוק הגז האידיאלי. בטמפרטורות ולחצים רגילים זה עובד היטב בגזים אמיתיים. עם זאת, בטמפרטורה או בלחץ גבוה זה לא קירוב תקף.
דוגמה מעובדת בעיה
הסעיפים על מאפיינים כלליים של גזים ו בעיות אידיאליות בדיני גז יכול להיות מועיל גם כאשר אתה מנסה לעבוד בעיות של בויל.
בעיה
דגימה של גז הליום בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס דוחסת מגובה 200 ס"מ3 לגודל 0.240 ס"מ3. הלחץ שלו כעת הוא 3.00 ס"מ. מה היה הלחץ המקורי של ההליום?
פיתרון
תמיד כדאי לרשום את הערכים של כל המשתנים הידועים, ולציין אם הערכים מיועדים למצבים ראשוניים או סופיים. חוק בויל בעיות הן מקרים מיוחדים בעיקרם של חוק הגז האידיאלי:
ראשוני: P1 =?; V1 = 200 ס"מ3; n1 = n; ט1 = ת
גמר: עמ '2 = 3.00 ס"מ Hg; V2 = 0.240 ס"מ3; n2 = n; ט2 = ת
ע1V1 = nRT (חוק הגז האידיאלי)
ע2V2 = nRT
אז, ע1V1 = P2V2
ע1 = P2V2/ V1
ע1 = 3.00 ס"מ Hg x 0.240 ס"מ3/ 200 ס"מ3
ע1 = 3.60 x 10-3 ס"מ Hg
שמתם לב שהיחידות ללחץ הן בס”מ הרץ? ייתכן שתרצה להמיר את זה ליחידה נפוצה יותר, כמו מילימטרים של כספית, אטמוספרות או פסקלים.
3.60 x 10-3 Hg x 10 מ"מ / 1 ס"מ = 3.60 x 10-2 מ"מ ג"ג
3.60 x 10-3 Hg x 1 כספומט / 76.0 ס"מ Hg = 4.74 x 10-5 כספומט
מקור
- לוין, אירה נ. (1978). כימיה פיזיקלית. אוניברסיטת ברוקלין: מקגרו-היל.