Učenie Boyleovho zákona: Zvuky, vzorce, príklady otázok a ich diskusia
Štúdium Boyleho zákona - Je zrejmé, že plyn jezaberajú priestor, náhodne sa pohybujú, môžu byť stlačené, vyvíjajú tlak a ľahko rozptyľujú. Preto majú plyny makroskopické veličiny, ako je objem, tlak a teplota, ktoré je možné v laboratóriu merať.
Okrem toho majú plyny mikroskopické množstvoako je molekulárna rýchlosť, molekulová hybnosť a molekulárna kinetická energia. Na rozdiel od makroskopických veličín nemôžu byť mikroskopické veličiny merané v laboratóriu, ale môžu byť vypočítané. Tieto množstvá môžu súvisieť s hmotnosťou a hustotou plynu.
Tento vzťah je štúdiom vedcovako Robert Boyle, Jacques Charles a Joseph Gay-Lussac. Sformulovali zákony o plyne, ktoré by sa neskôr pomenovali podľa ich mien ako forma ocenenia.
Znie to Boyleov zákon
Už predtým sa o tom vedci zmieniliveľmi zaujíma vzťah medzi makroskopickými a mikroskopickými veličinami, ktoré určujú stav plynu v otvorenom aj uzavretom priestore. Ak je pozorovaný plyn v uzavretej miestnosti, potom množstvo, ktoré určuje stav plynu, je tlak (p), objem (V) a teplota plynu (T). Tento vzťah sa podrobne skúma Robert Boyle , Prostredníctvom série experimentov alebo experimentov Boyle konečne sformuloval Boyleho zákon v roku 1662.
Vo svojich experimentoch, ako je znázornené na obrázku vyššie, Boyle použil nádobu v tvare J. Pokus sa začal s uvedenými podmienkami obrázok (a) Tlak plynu je 1 atm alebo rovný 760 mmHg a objem je V (výška ortuti v ramene prvej uzatvorenej nádoby a ramene druhej otvorenej nádoby je rovnaká).
na obrázok (b), časť ortuti sa pridáva ústamiotvorte plavidlo, aby medzi oboma ramenami plavidla bol rozdiel výšky 760 mmHg. V tomto stave je tlak plynu 1 320 mmHg získaný z tlaku plynu 760 mmHg plus atmosférický tlak 760 mmHg, zatiaľ čo objem je V / 2.
na obrázok (c), ak sa protitlak pridá o 760 mmHgcez otvorené ústie nádoby dochádza k zvýšeniu tlaku plynu, takže celkový tlak plynu je 2280 mmHg a objem plynu klesá na V / 3.
Experimentálne výsledky ukazujú, že keď teplota plynuv uzavretej nádobe sa udržiava konštantná, tlak plynu je nepriamo úmerný objemu. Inými slovami, ak sa tlak zvýši, objem sa zníži. Naopak, ak sa zvýši objem plynu, tlak plynu sa zníži.
Zvuk Boylovho zákona je teda nasledujúci.
"Pri konštantnej teplote je objem plynu nepriamo úmerný jeho tlaku."
Boyleov zákon sa vzťahuje na takmer všetky plyny snízka hustota. Malo by sa však tiež chápať, že Boyleho zákon sa uplatňuje iba za určitých podmienok, ako je napríklad stabilná teplota plynu, plyn v uzavretej miestnosti, žiadna chemická reakcia a žiadna zmena tvaru plynu. Medzi príklady použitia Boyleho zákona v každodennom živote patria manometre, sifónové rúry, pipety a vodné čerpadlá.
Boyle's Law Formula
Z rôznych experimentov, ktoré boli vykonané, Boyle potom vyvinul rovnicu, ktorá ilustruje vzťah medzi tlakom plynu a objemom v uzavretej miestnosti a konštantnou teplotou.
Táto rovnica je založená na Boyleho zákon ktorý uvádza, že pri konštantnej teplote je objem plynunepriamo úmerné tlaku. Inými slovami, v ideálnom plyne je produkt tlaku plynu s objemom plynu v uzavretej miestnosti pevný, pokiaľ sa teplota plynu nemení.
Z vyššie uvedenej rovnice možno povedať, žepočas procesu zostane rovnaké množstvo energie dodané do systému, pokiaľ sa teplota udržuje konštantná alebo konštantná. Z tohto dôvodu teoreticky hodnota k zostane konštantný.
Ak sa tlak plynu zmení z prvého tlaku plynu (p₁) na druhý tlak plynu (p₂) pri konštantnej teplote, získa sa nasledujúca rovnica.
Ak sa vizualizuje v grafickej podobe, vytvorí krivku nazývanú izotermálna krivka, ktorá je krivkou s rovnakou teplotou.
Graf ukazuje, že čím menší je tlak plynu, tým väčší je objem, ale súčin tlaku a objemu plynu zostáva konštantný.
Príklady právnych otázok a odpovedí spoločnosti Boyle
Nasleduje niekoľko príkladov otázok týkajúcich sa Boyleov zákon sprevádzaná diskusiou.
1. Príklady otázok 1
Uzatvorená miestnosť s objemom 0,2 m³ naplnená plynom s tlakom 60 000 Pa. Vypočítajte objem plynu, ak je tlak nastavený na 80 000 Pa.
diskusia:
Vzhľadom na to:
p = 60 000 Pa
V = 0,2 m³
P = 80 000 Pa
Otázka: V: = ...?
Odpoveď: p₁ V₁ = p₂ V₂
V₂ = p₁ V₁ ÷ p₂
V = 60 000 × 0,2 až 80 000
V ₂ = 1,2 ÷ 80 000
V = 0,15 m³
Takže teraz je objem plynu 0,15 m³.
2. Príklad otázok 2 - národná skúška 2011/2012
Niekoľko ideálnych plynov prechádza izotermickým procesom, takže tlak sa stáva dvojnásobkom pôvodného tlaku, potom sa objem stáva ...
A. pôvodne 4 krát
B. 2-krát na začiatku
C. pôvodne 0,5 krát
D. 0,25 násobok originálu
E. Opravené
Odpoveď: C.
diskusia:
Vzhľadom na to:
- Počiatočný tlak plynu, p = p
- Konečný tlak plynu, P = 2p
- Izotermický proces, T = = T = = T
Dotaz: Konečný objem plynu
Odpoveď: Konečný objem plynu je možné získať z Boyleovho zákona, ktorý je nasledujúci.
p₁ V₁ = p₂ V₂
p₁ V₁ = 2p₁ V₂
V₂ = p₁ V₁ ÷ 2p₁
V₂ = V₁ ÷ 2
V₂ = ½ V₁
Takže konečný objem plynu je 0,5-krát počiatočný objem plynu.
3. Príklad otázok 3 - PPI 1979
Podľa Boyleovho zákona, p.V = k, k má rozmery ...
A. Napájanie
B. Podnikanie
C. Lineárna hybnosť
D. Teplota
E. Jarná konštanta
Odpoveď: B
diskusia:
Známe: V.p = k
Dotaz: k = ...?
Zodpovedný :
p.V = k
k = p.V = (m³)
k = Nm = joule
Joules sú obchodné jednotky. To znamená, k má rozmery námahu.
4. Príklad otázok 4
Pozrite sa na nasledujúci obrázok!
Na základe právnych pokusov spoločnosti Boyle boli získané nasledujúce údaje; keď h = 50 mm, V = 18 cm3 a keď h = 150 mm, V = 16 cm3. Vypočítajte množstvo vonkajšieho tlaku vzduchu (mmHg).
diskusia:
Vzhľadom na to:
h = 50 mm
V = 18 cm3
h = 150 mm
V = 16 cm3
Dotaz: Vonkajší tlak vzduchu
Zodpovedný :
Na vyriešenie tohto problému používame koncept príbuzných plavidiel. Tlak plynu vo V je preto nasledujúci.
Stav 1:
p = = (p + h) mmHg
p₁ = (p₀ + 50) mmHg ... (A)
Stav 2:
p₂ = (p + h₂) mmHg
p₂ = (p₀ + 150) mmHg ... (B)
Podľa Boyleho zákona
p₁ V₁ = p₂ V₂
p₂ = V₁ / V₂ × p₁
p₂ = 18/16 × p₁ ... (C)
Potom nahraďte rovnicu (c) rovnicou (b), čím získate:
p = (p + 150) mmHg
18/16 × p = = + 150
p = 16/18 (p + 150) ... (D)
Ďalším krokom je nahradenie rovnice (d) rovnicou (a), aby sa získalo:
p = (p + 50) mmHg
16/18 (p + 150) = p + 50
16 (p + 150) = 18 (p + 50)
16p + 2400 = 18p + 900
2400 - 900 = 18 ppm - 16 ppm
1500 = 2 p₀
p = 1500 x 2
p = 750
Tlak vonkajšieho vzduchu je teda 750 mmHg alebo 75 cmHg.
5. Príklad otázok 5
Medzi nasledujúce veci patria: nie je podmienkou výskytu Boyleho zákona ...
A. Pevná teplota
B. Pevný objem a tlak
C. Nedochádza k žiadnej chemickej reakcii
D. Plyn v uzavretom priestore
E. Tvar plynu sa nemení
Odpoveď: B
diskusia:
Boyleov zákon sa uplatňuje iba za určitých podmienok, ako je teplota stáleho plynu, plyn je v uzavretom priestore, nedochádza k žiadnej chemickej reakcii a nedochádza k žiadnej zmene tvaru plynu.
Toto je koniec našej diskusie o Boylovom zákone vo vzťahu k Boylovmu zdravému a právnemu vzorcu spolu s príkladmi otázok a diskusií.
