Научаване на закона на Бойл: Звуци, формули, примери на въпроси и тяхното обсъждане
Изучаване на закона на Бойл - Както се разбира, че е газзаемат пространство, движат се произволно, могат да бъдат компресирани, да имат натиск и лесно да се дифундират. Следователно газовете имат макроскопични количества като обем, налягане и температура, които могат да бъдат измерени в лабораторията.
Освен това газовете имат и микроскопични количествакато молекулна скорост, молекулен импулс и молекулярна кинетична енергия. За разлика от макроскопските количества, микроскопичните количества не могат да бъдат измерени в лабораторията, но могат да бъдат изчислени. Тези количества могат да бъдат свързани с масата и плътността на газа.
Тази връзка е изследването на ученитекато Робърт Бойл, Жак Чарлз и Джоузеф Гей-Лусак. Те формулираха закони за газа, които по-късно ще бъдат наречени на имената им като форма на признателност.
Звучи законът на Бойл
Това беше споменато преди това ученимного се интересува от връзката между макроскопични и микроскопични величини, които определят състоянието на газ, както в открито, така и в затворено пространство. Ако наблюдаваният газ е в затворено помещение, тогава количествата, които определят състоянието на газа, са налягане (p), обем (V) и температура на газа (T). Тази връзка се изучава в дълбочина от Робърт Бойл , Чрез поредица от експерименти или експерименти, Бойл най-накрая формулира Законът на Бойл през 1662г.
В своите експерименти, както е показано на горната снимка, Бойл използва съд с форма на J. Експериментът започна с посочените условия изображение (а) т.е. налягането на газа е 1 атм или равно на 760 mmHg, а обемът е V (височината на живака в рамото на първия затворен съд и рамото на втория отворен съд е една и съща).
за изображение (б), малко живак се добавя през устатаотворен съд, за да даде разлика от 760 mmHg височина между двете рамена на съда. В това състояние налягане на газа 1520 mmHg, получено от налягане на газ 760 mmHg плюс атмосферно налягане 760 mmHg, докато обемът е V / 2.
за снимка (в), ако обратното налягане се добави със 760 mmHgпрез отворената устие на съда се увеличава налягането върху газа, така че общото налягане на газа става 2280 mmHg, а обемът на газ намалява до V / 3.
Експерименталните резултати показват, че когато температурата на газав затворен съд се поддържа постоянно, налягането на газа е обратно пропорционално на неговия обем. С други думи, ако налягането се увеличи, обемът ще намалее. Обратно, ако се увеличи обемът на газа, налягането на газа ще намалее.
Така звукът на закона на Бойл е следният.
"При постоянна температура обемът на газ е обратно пропорционален на неговото налягане."
Законът на Бойл се прилага за почти всички газове сниска плътност. Трябва обаче да се разбере, че законът на Бойл се прилага само при определени условия като фиксирана температура на газа, газ в затворено помещение, без химическа реакция и без промяна във формата на газа. Някои примери за прилагането на закона на Бойл в ежедневието включват манометри, сифонни тръби, пипети и водни помпи.
Формула за закон на Бойл
От различни експерименти, които са били проведени, след това Бойл разработва уравнение, което илюстрира връзката между налягането на газа и обема в затворено помещение и постоянната температура.
Това уравнение се основава на Законът на Бойл което казва, че при постоянна температура, обемът на газаобратно пропорционални на налягането. Или с други думи, в идеален газ продуктът на налягането на газ с обем на газ в затворено помещение е фиксиран, при условие че температурата на газа не се променя.
От уравнението по-горе може да се каже, чепо време на процеса същото количество енергия, дадено на системата, ще остане, докато температурата се поддържа постоянна или постоянна. Поради това, на теория, стойност к ще остане постоянен.
Ако налягането на газа се промени от първото налягане на газ (p₁) до второто налягане на газ (p₂) при постоянна температура, ще се получи следното уравнение.
Ако се визуализира в графична форма, тя ще произведе крива, наречена изотермична крива, която е крива със същата температура.
Графиката показва, че колкото по-малко е налягането на газа, толкова по-голям е обемът, но произведението на налягането и обема на газа остава постоянно.
Примери за правните въпроси и отговори на Бойл
Следват няколко примера за въпроси Законът на Бойл придружен от дискусия.
1. Примерни въпроси 1
Затворено помещение с обем 0,2 m³, напълнено с газ с налягане 60 000 Па. Изчислете обема на газа, ако налягането е 80 000 Па.
дискусия:
Като се има предвид:
p₁ = 60 000 Pa
V₁ = 0,2 m³
P₂ = 80 000 Pa
На въпрос: V₂ = ...?
Отговор: p₁ V₁ = p₂ V₂
V₂ = p₁ V₁ ÷ p₂
V ₂ = 60 000 × 0,2 ÷ 80 000
V ₂ = 1,2 ÷ 80 000
V₂ = 0,15 m³
И така, обемът на газ сега е 0,15 m³.
2. Примерни въпроси 2 - UN 2011/2012
Редица идеални газове се подлагат на изотермичен процес, така че налягането става 2 пъти повече от първоначалното налягане, след което обемът става ...
А. 4 пъти първоначално
Б. 2 пъти първоначално
В. 0,5 пъти първоначално
D. 0,25 пъти повече от оригинала
Д. Поправен
Отговор: С
дискусия:
Като се има предвид:
- Начално налягане на газа, p₁ = p
- Крайно налягане на газ, P₂ = 2p
- Изотермичен процес, T₁ = T₂ = T₃
Запитан: Крайният обем газ
Отговор: Крайният обем газ може да се получи от закона на Бойл, който е следният.
p₁ V₁ = p₂ V₂
p₁ V₁ = 2p₁ V₂
V₂ = p₁ V₁ ÷ 2p₁
V₂ = V₁ ÷ 2
V₂ = ½ V₁
И така, крайният обем на газ е 0,5 пъти първоначален обем газ.
3. Примерни въпроси 3 - PPI 1979
В закона на Бойл p.V = к, к има размери ...
А. Мощност
Б. Бизнес
В. Линеен импулс
Г. Температура
Д. Константа на пролетта
Отговор: B
дискусия:
Известен: V.p = k
На въпрос: k = ...?
Отговор:
p.V = к
к = p.V = (m³)
к = Nm = Joule
Джоулите са бизнес единици. Така, к има размери усилие.
4. Примерни въпроси 4
Вижте следната снимка!
Въз основа на законните експерименти на Бойл бяха получени следните данни; когато h = 50 mm, V = 18 cm³ и когато h = 150 mm, V = 16 cm³. Изчислете количеството външно налягане на въздуха (mmHg).
дискусия:
Като се има предвид:
h₁ = 50 mm
V₁ = 18 cm³
h₂ = 150 мм
V₂ = 16 cm³
Запитан: Налягане на външния въздух
Отговор:
За да отговорим на този проблем, използваме концепцията за свързани съдове. Следователно налягането на газа в V е както следва.
Състояние 1:
p₁ = (p₀ + h₁) mmHg
p₁ = (p₀ + 50) mmHg ... (А)
Състояние 2:
p₂ = (p₀ + h₂) mmHg
p₂ = (p₀ + 150) mmHg ... (Б)
Според закона на Бойл,
p₁ V₁ = p₂ V₂
p₂ = V₁ / V₂ × p₁
p₂ = 18/16 × p₁ ... (° С)
След това заменете уравнение (с) на уравнение (б), за да получите:
p₂ = (p₀ + 150) mmHg
18/16 × p₁ = p₀ + 150
p₁ = 16/18 (p₀ + 150) ... (д)
Следващата стъпка е да заместим уравнение (d) на уравнение (a), за да получим:
p₁ = (p₀ + 50) mmHg
16/18 (p₀ + 150) = p₀ + 50
16 (p₀ + 150) = 18 (p₀ + 50)
16p₀ + 2400 = 18p₀ + 900
2400 - 900 = 18p₀ - 16p₀
1500 = 2 p₀
p₀ = 1500 ÷ 2
p₀ = 750
Значи, външното налягане на въздуха е 750 mmHg или 75 cmHg.
5. Примерни въпроси 5
Сред следните неща, които са не е условие за появата на закона на Бойл е ...
А. Фиксирана температура
B. Фиксиран обем и налягане
В. Не възниква химическа реакция
Г. Газ в затворено пространство
Д. Формата на газа не се променя
Отговор: B
дискусия:
Законът на Бойл се прилага само при определени условия като фиксирана температура на газ, газ в затворено помещение, без химическа реакция и без промяна във формата на газа.
Това е краят на нашата дискусия относно закона на Бойл във връзка със звуковата и правна формула на Бойл, придружена от примери за въпроси и дискусия.
