Lære Boyle's Law: Lyder, formler, eksempler på spørsmål og diskusjonen deres
Studerer Boyle's Law - Slik det er forstått at det er gassokkuperer plass, beveger seg tilfeldig, kan komprimeres, ha trykk og diffunderer lett. Derfor har gasser makroskopiske mengder som volum, trykk og temperatur som kan måles på laboratoriet.
I tillegg har gasser også mikroskopiske mengdersom molekylær hastighet, molekylært momentum og molekylær kinetisk energi. I motsetning til makroskopiske mengder, kan ikke mikroskopiske mengder måles på laboratoriet, men kan beregnes. Disse mengdene kan relateres til massen og tettheten til gassen.
Dette forholdet er studien til forskeresom Robert Boyle, Jacques Charles og Joseph Gay-Lussac. De formulerte gasslover som senere skulle bli oppkalt etter navnene deres som en form for takknemlighet.
Høres Boyle's Law
Det har blitt nevnt før at forskereveldig interessert i forholdet mellom makroskopiske og mikroskopiske mengder som bestemmer tilstanden til en gass, både i åpent og lukket rom. Hvis den observerte gassen er i et lukket rom, er mengdene som bestemmer gassens tilstand trykk (p), volum (V) og temperatur på gassen (T). Dette forholdet studeres i dybden av Robert Boyle , Gjennom en serie eksperimenter eller eksperimenter formulerte Boyle endelig Boyle lov i 1662.
I sine eksperimenter som vist på bildet over, brukte Boyle et J-formet kar. Eksperimentet begynte med de angitte forhold bilde (a) dvs. gasstrykket er på 1 atm eller lik 760 mmHg og volumet er V (høyden på kvikksølvet i armen til det første lukkede kar og armen til det andre åpne karet er det samme).
på bilde (b), tilsettes noe kvikksølv via munnenåpent kar for å gi en forskjell på 760 mmHg høyde mellom fartøyets to armer. I denne tilstanden, et gasstrykk på 1520 mmHg oppnådd fra et gasstrykk på 760 mmHg pluss et atmosfærisk trykk på 760 mmHg, mens volumet er V / 2.
på bilde (c), hvis mottrykket tilføres med 760 mmHggjennom den åpne munnen på fartøyet er det en økning i trykket på gassen slik at det totale gasstrykket blir 2280 mmHg og gassvolumet synker til V / 3.
De eksperimentelle resultatene viser at når temperaturen på gasseni et lukket kar holdes konstant, er gasstrykket omvendt proporsjonalt med volumet. Med andre ord, hvis trykket økes, vil volumet avta. Motsatt, hvis gassvolumet økes, vil gasstrykket synke.
Dermed er lyden av Boyle's lov som følger.
"Ved en konstant temperatur er volumet av en gass omvendt proporsjonalt med trykket."
Boyle's Law gjelder nesten alle gasser medlav tetthet. Imidlertid bør det også forstås at Boyle lov bare gjelder under visse forhold som fast gasstemperatur, gass i et lukket rom, ingen kjemisk reaksjon og ingen endring i formen til gassen. Noen eksempler på anvendelsen av Boyle's lov i hverdagen inkluderer manometre, sifonrør, pipetter og vannpumper.
Boyle's Law Formula
Fra forskjellige eksperimenter som er utført, utviklet Boyle deretter en ligning som illustrerer forholdet mellom gasstrykk og volum i et lukket rom og konstant temperatur.
Denne ligningen er basert på Boyle lov som sier at ved konstant temperatur er volumet av gassenomvendt proporsjonal med trykket. Eller med andre ord, i en ideell gass, er produktet av gasstrykk med volumet av en gass i et lukket rom fikset, forutsatt at gasstemperaturen ikke endres.
Fra ligningen over kan det sies atunder prosessen vil den samme mengden energi som er gitt til systemet forbli så lenge temperaturen holdes konstant eller konstant. På grunn av det, i teorien, verdi k vil forbli konstant.
Hvis gasstrykket endres fra det første gasstrykket (p₁) til det andre gasstrykket (p2) ved en konstant temperatur, oppnås følgende ligning.
Hvis det visualiseres i grafisk form, vil det produsere en kurve som kalles en isotermisk kurve, som er en kurve med samme temperatur.
Grafen viser at jo mindre gasstrykket er, desto større volum, men produktet av trykket og volumet av gassen forblir konstant.
Eksempler på Boyles juridiske spørsmål og svar
Følgende er noen eksempler på spørsmål om Boyle's Law ledsaget av en diskusjon.
1. Eksempel spørsmål 1
Et lukket rom med et volum på 0,2 m3 fylt med gass ved et trykk på 60 000 Pa. Beregn volumet av gass hvis trykket blir 80.000 Pa.
diskusjonen:
gitt:
p₁ = 60 000 Pa
V = 0,2 m³
P₂ = 80 000 Pa
Spurt: V₂ = ...?
Svar: p₁ V₁ = p₂ V₂
V₂ = p₁ V₁ ÷ p₂
V ₂ = 60.000 × 0.2 ÷ 80.000
V2 = 1,2 ÷ 80 000
V2 = 0,15 m³
Så nå er volumet av gass 0,15 m³.
2. Eksempel spørsmål 2 - FN 2011/2012
En rekke ideelle gasser gjennomgår en isotermisk prosess, så trykket blir 2 ganger det originale trykket, så blir volumet ...
A. 4 ganger opprinnelig
B. to ganger i utgangspunktet
C. 0,5 ganger opprinnelig
D. 0,25 ganger originalen
E. Fast
Svar: C
diskusjonen:
gitt:
- Opprinnelig gasstrykk, p₁ = p
- Endelig gasstrykk, P2 = 2p
- Den isotermiske prosessen, T₁ = T₂ = T₃
Spurt: Det endelige volumet av gass
Svar: Det endelige volumet av gass kan fås fra Boyle's lov, som er som følger.
p₁ V₁ = p₂ V₂
p₁ V₁ = 2p₁ V2
V₂ = p₁ V₁ ÷ 2p₁
V₂ = V₁ ÷ 2
V2 = ½ V₁
Så det endelige gassvolumet er 0,5 ganger innledende gassvolum.
3. Eksempel spørsmål 3 - PPI 1979
I Boyles lov er p.V = k, k har dimensjoner ...
A. Kraft
B. Virksomhet
C. Lineært momentum
D. Temperatur
E. Vårkonstant
Svar: B
diskusjonen:
Kjent: V.p = k
Spurt: k = ...?
Svar:
p.V = k
k = p.V = (m³)
k = Nm = Joule
Joules er forretningsenheter. dermed k har dimensjoner innsats.
4. Eksempel spørsmål 4
Se på bildet nedenfor!
Basert på Boyle's juridiske eksperimenter ble følgende data innhentet; når h = 50 mm, V = 18 cm³ og når h = 150 mm, V = 16 cm³. Beregn mengden lufttrykk utenfra (mmHg).
diskusjonen:
gitt:
h₁ = 50 mm
V = 18 cm³
h2 = 150 mm
V2 = 16 cm³
Spurt: Lufttrykk utenfor
Svar:
For å svare på dette problemet bruker vi konseptet om beslektede fartøy. Derfor er gasstrykket i V som følger.
Tilstand 1:
p₁ = (p₀ + h₁) mmHg
p₁ = (p₀ + 50) mmHg ... (A)
Tilstand 2:
p₂ = (p₀ + h2) mmHg
p₂ = (p₀ + 150) mmHg ... (B)
I henhold til Boyle's lov,
p₁ V₁ = p₂ V₂
p₂ = V₁ / V₂ × p₁
p₂ = 18/16 × p₁ ... (C)
Bytt deretter ligning (c) til ligning (b), for å få:
p₂ = (p₀ + 150) mmHg
18/16 × p₁ = p₀ + 150
p₁ = 16/18 (p₀ + 150) ... (D)
Neste trinn er å erstatte ligning (d) til ligning (a), for å få:
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
Så, det utvendige lufttrykket er 750 mmHg eller 75 cmHg.
5. Eksempel spørsmål 5
Blant følgende ting, som er ikke er en betingelse for forekomsten av Boyle's lov er ...
A. Fast temperatur
B. Fast volum og trykk
C. Ingen kjemisk reaksjon oppstår
D. Gass i et avgrenset rom
E. Gassens form endres ikke
Svar: B
diskusjonen:
Boyle's Law gjelder bare under visse forhold som temperaturen på en fast gass, gassen er i et lukket rom, det er ingen kjemisk reaksjon, og det er ingen endring i formen til gassen.
Det er all vår diskusjon denne gangen om Boyles lov knyttet til Boyles lyd og juridiske formel ledsaget av eksempler på spørsmål og diskusjon.
