Kaasuilla on mekaanisten ominaisuuksiensa perusteella paljon yhteistä nesteiden kanssa. Kuten nesteillä, niillä ei ole elastisuutta suhteessa muodonmuutoksiin. Kaasun erilliset osat voivat liikkua helposti toistensa suhteen. Kuten nesteet, ne ovat joustavia ympäripuristuksen muodonmuutoksen suhteen. Kun ulkoinen paine kasvaa, kaasun tilavuus pienenee. Kun ulkoinen paine poistetaan, kaasun tilavuus palautuu alkuperäiseen arvoonsa.

Kaasun elastisten ominaisuuksien olemassaolo on helppo varmistaa kokeellisesti. Ota vauvan ilmapallo. Älä täytä sitä kovin paljon ja sido se. Aloita sen jälkeen puristaminen käsin (kuva 3.20). Ulkoisten paineiden ilmaantuessa pallo kutistuu, sen tilavuus pienenee. Jos lopetat puristamisen, pallo suoristuu välittömästi, ikään kuin siinä olisi jousia.

Ota ilmapumppu autoon tai polkupyörään, sulje sen ulostulo ja paina männän kahva alas. Pumpun sisään jäänyt ilma alkaa puristaa ja tunnet välittömästi nopean paineen muodostumisen. Jos lopetat mäntään kohdistuvan paineen, se palaa paikoilleen ja ilma ottaa alkuperäisen tilavuutensa.

Kaasun kimmoisuutta suhteessa kokonaispuristukseen käytetään autonrenkaissa iskunvaimennuksena, ilmajarruissa ja muissa laitteissa. Blaise Pascal huomasi ensimmäisenä kaasun elastiset ominaisuudet, sen kyvyn muuttaa tilavuuttaan paineen muutoksilla.

Kuten olemme jo todenneet, kaasu eroaa nesteestä siinä, että se ei voi itse pitää tilavuutta muuttumattomana eikä sillä ole vapaata pintaa. Sen on välttämättä oltava suljetussa astiassa ja se vie aina kokonaan tämän astian koko tilavuuden.

Toinen tärkeä ero kaasun ja nesteen välillä on sen parempi kokoonpuristuvuus (yhteensopivuus). Jo hyvin pienillä paineen muutoksilla tapahtuu selvästi näkyviä suuria muutoksia kaasun tilavuudessa. Lisäksi paineiden ja tilavuuden muutosten välinen suhde on monimutkaisempi kaasulle kuin nesteelle. Tilavuuden muutokset eivät enää ole suoraan verrannollisia paineen muutoksiin.

Ensimmäistä kertaa paineen ja kaasun tilavuuden välisen kvantitatiivisen suhteen määritti englantilainen tiedemies Robert Boyle (1627-1691). Boyle havaitsi kokeissaan muutoksia putken suljetussa päässä olevan ilman tilavuudessa (kuva 3.21). Hän muutti tämän ilman painetta kaatamalla elohopeaa putken pitkään kulmakappaleeseen. Paine määritettiin elohopeapylvään korkeuden mukaan

Boylen kokemus likimääräisessä, karkeassa muodossa, voit toistaa ilmapumpulla. Ota hyvä pumppu (on tärkeää, että mäntä ei päästä ilmaa läpi), sulje poistoaukko ja kuormita männän kahvaa vuorotellen yhdellä, kahdella, kolmella samanlaisella painolla. Merkitse samalla kahvan asennot eri kuormituksilla suhteessa pystyviivaimeen.

Jopa tällainen karkea kokemus antaa sinun olla vakuuttunut siitä, että tietyn kaasumassan tilavuus on kääntäen verrannollinen paineeseen, jolle tämä kaasu joutuu. Boylesta riippumatta samat kokeet suoritti ranskalainen tiedemies Edmond Mariotte (1620-1684), joka päätyi samoihin tuloksiin kuin Boyle.

Samalla Mariotte havaitsi, että kokeen aikana on noudatettava yhtä tärkeää varotoimia: kaasun lämpötilan on pysyttävä kokeen aikana vakiona, muuten kokeen tulokset ovat erilaisia. Siksi Boylen laki - Mariotte luetaan näin; vakiolämpötilassa tietyn kaasumassan tilavuus on kääntäen verrannollinen paineeseen.

Jos tarkoitamme kaasun alkutilavuuden ja paineen kautta, saman kaasumassan lopputilavuuden ja paineen kautta, niin

Boylen laki - Mariotte voidaan kirjoittaa seuraavalla kaavalla:

Esitetään Boyle-Mariotten laki visuaalisessa graafisessa muodossa. Varmuuden vuoksi oletetaan, että tietty massa kaasua valtasi tilavuuden paineessa. Kuvataan graafisesti, kuinka tämän kaasun tilavuus muuttuu paineen noustessa vakiolämpötilassa. Tätä varten laskemme Boylen-Mariotten lain mukaiset kaasutilavuudet 1, 2, 3, 4 jne. ilmakehän paineille ja laadimme taulukon:

Tämän taulukon avulla on helppo piirtää kaasun paineen riippuvuus sen tilavuudesta (kuva 3.22).

Kuten kaaviosta voidaan nähdä, paineen riippuvuus kaasun tilavuudesta on todellakin monimutkainen. Ensinnäkin paineen nousu yhdestä kahteen yksikköön johtaa tilavuuden vähenemiseen puoleen. Tämän jälkeen tapahtuu samoilla paineen lisäyksillä yhä pienempiä muutoksia alkutilavuudessa. Mitä enemmän kaasua puristetaan, sitä joustavammaksi se tulee. Siksi kaasulle on mahdotonta määrittää mitään vakiopuristuskerrointa (joka luonnehtii sen elastisia ominaisuuksia), kuten tehdään kiinteille aineille. Kaasulle puristusmoduuli riippuu paineesta, jossa puristusmoduuli sijaitsee, kasvaa paineen mukana.

Huomaa, että Boyle-Mariotten lakia noudatetaan vain ei kovin korkeissa paineissa ja ei kovin alhaisissa lämpötiloissa. Korkeissa paineissa ja matalissa lämpötiloissa kaasun tilavuuden ja paineen välinen suhde tulee entistä monimutkaisemmaksi. Ilmalle, esimerkiksi lämpötilassa 0 ° C, Boyle - Mariotten laki antaa oikeat tilavuusarvot paineella, joka ei ylitä 100 atm.

Kappaleen alussa sanottiin jo, että kaasun elastisia ominaisuuksia ja sen suurta kokoonpuristuvuutta käytetään laajalti käytännön toiminnassa. Otetaan vielä muutama esimerkki. Kyky puristaa kaasua voimakkaasti korkeissa paineissa mahdollistaa suurten kaasumassojen varastoinnin pieninä tilavuuksina. Paineilmaa, vetyä ja happea sisältäviä sylintereitä käytetään laajalti teollisuudessa, esimerkiksi kaasuhitsauksessa (kuva 3.23).

Kaasun hyvät elastisuusominaisuudet toimivat pohjana jokiilmatyynyalusten luomiselle (kuva 3.24). Nämä uudentyyppiset alukset saavuttavat huomattavasti aiemmin saavutettuja nopeuksia. Ilman elastisten ominaisuuksien käytön ansiosta oli mahdollista päästä eroon suurista kitkavoimista. Totta, tässä tapauksessa paineen laskenta on paljon monimutkaisempaa, koska paine on laskettava nopeissa ilmavirroissa.

Myös monet biologiset prosessit perustuvat ilman elastisten ominaisuuksien käyttöön. Oletko miettinyt esimerkiksi kuinka hengität? Mitä tapahtuu, kun hengität?

Hermoston signaalilla, että kehosta puuttuu happea, ihminen hengittäessään nostaa kylkiluita rintakehän lihasten avulla ja laskee palleaa muiden lihasten avulla. Tämä lisää keuhkojen (ja niissä olevan ilman) tilavuutta. Mutta tämä tilavuuden kasvu johtaa suureen ilmanpaineen laskuun keuhkoissa. Ulkoilman ja keuhkojen ilman välillä on paine-ero. Tämän seurauksena ulkoilma alkaa tunkeutua itse keuhkoihin elastisten ominaisuuksiensa ansiosta.

Annamme hänelle mahdollisuuden päästä sisään vain muuttamalla keuhkojen tilavuutta.

Tämä ei ole vain ilman joustavuuden käyttöä hengityksen aikana. Keuhkokudos on erittäin herkkä, eikä se kestäisi toistuvaa venytystä ja melko karkeaa painetta rintalihaksiin. Siksi sitä ei ole kiinnitetty niihin (kuva 3.25). Lisäksi keuhkon laajeneminen venyttämällä sen pintaa (rintalihasten avulla) aiheuttaisi keuhkon epätasaista, epätasaista laajenemista eri osissa. Siksi keuhkoja ympäröi erityinen kalvo - pleura. Keuhkopussi on kiinnitetty toisella osalla keuhkoihin ja toisella rintakehän lihaskudos. Pleura muodostaa eräänlaisen pussin, jonka seinämät eivät päästä ilmaa läpi.

Keuhkopussin ontelo itsessään sisältää hyvin pienen määrän kaasua. Tämän kaasun paine tulee yhtä suureksi kuin ilmanpaine keuhkoissa vain, kun keuhkopussin seinämät ovat hyvin lähellä toisiaan. Hengitettäessä ontelon tilavuus kasvaa jyrkästi. Paine siinä laskee jyrkästi. Keuhko alkaa sen sisältämien ilman jäänteiden vuoksi laajentua tasaisesti kaikissa osissa, kuten kumipallo ilmapumpun kellon alla.

Luonto on siis viisaasti käyttänyt ilman elastisia ominaisuuksia luokseen ihanteellisen iskunvaimentimen keuhkokudokselle ja suotuisimmat olosuhteet sen laajentumiselle ja supistumiselle.

Ratkaistaessamme Newtonin lakien soveltamiseen liittyviä tehtäviä, käytämme Boylen-Mariotten lakia lisäyhtälönä, joka ilmaisee kaasujen erityisiä elastisia ominaisuuksia.

Ihanteellisten kaasujen peruslakeja käytetään teknisessä termodynamiikassa useiden teknisten ja teknisten ongelmien ratkaisemiseen ilmailulaitteiden ja lentokoneiden moottoreiden suunnittelua ja teknologista dokumentaatiota kehitettäessä; niiden valmistus ja toiminta.

Nämä lait saatiin alun perin kokeellisesti. Myöhemmin ne johdettiin kappaleiden rakenteen molekyylikineettisestä teoriasta.

Boylen laki - Mariotte määrittää ihanteellisen kaasun tilavuuden riippuvuuden paineesta vakiolämpötilassa. Tämän riippuvuuden päätteli englantilainen kemisti ja fyysikko R. Boyle vuonna 1662 kauan ennen kaasun kineettisen teorian tuloa. Riippumatta Boylesta vuonna 1676, saman lain löysi E. Mariotte. Robert Boylen (1627 - 1691), englantilaisen kemistin ja fyysikon, joka vahvisti tämän lain vuonna 1662, ja Edme Mariotten (1620 - 1684), ranskalaisen fyysikon, joka vahvisti tämän lain vuonna 1676, laki: ideaalikaasun tietyn massan tilavuuden ja sen paineen tulo on vakio vakiolämpötilassa tai.

Laki on nimeltään Boyle-Mariotte ja se sanoo sen vakiolämpötilassa kaasun paine on kääntäen verrannollinen sen tilavuuteen.

Olkoon tietyn kaasumassan vakiolämpötilassa meillä:

V 1 - kaasun tilavuus paineessa R 1 ;

V 2 - kaasun tilavuus paineessa R 2 .

Sitten lain mukaan voimme kirjoittaa

Korvaamalla tässä yhtälössä ominaistilavuuden arvon ja ottamalla tämän kaasun massa t= 1kg, saamme

s 1 v 1 =s 2 v 2 tai pv= konst .(5)

Kaasun tiheys on sen ominaistilavuuden käänteisluku:

sitten yhtälö (4) saa muodon

eli kaasujen tiheydet ovat suoraan verrannollisia niiden absoluuttiseen paineeseen. Yhtälöä (5) voidaan pitää Boylen-Mariotten lain uutena lausekkeena, joka voidaan muotoilla seuraavasti: paineen ja saman ideaalikaasun tietyn massan ominaistilavuuden tulo sen eri tiloissa, mutta samassa lämpötilassa, on vakioarvo.

Tämä laki voidaan helposti saada kaasujen kineettisen teorian perusyhtälöstä. Korvataan yhtälössä (2) molekyylien lukumäärä tilavuusyksikköä kohti suhteella N/V (V on tietyn kaasumassan tilavuus, N on molekyylien lukumäärä tilavuudessa) saamme

Koska tietylle kaasumassalle määrät N ja β vakiona, sitten vakiolämpötilassa T=konst mielivaltaiselle määrälle kaasua Boyle-Mariotten yhtälöllä on muoto

pV = konst, (7)

ja 1 kg kaasua

pv = vakio.

Kuvaa graafisesti koordinaattijärjestelmässä R – v kaasun tilan muutos.

Esimerkiksi tietyn kaasumassan, jonka tilavuus on 1 m 3, paine on 98 kPa, sitten yhtälön (7) avulla määritetään kaasun paine, jonka tilavuus on 2 m 3

Jatkamalla laskelmia, saamme seuraavat tiedot: V(m 3) on 1; 2; 3; 4; 5; 6; vastaavasti R(kPa) on 98; 49; 32,7; 24,5; 19,6; 16.3. Näiden tietojen perusteella rakennamme kaavion (kuva 1).

Riisi. 1. Ihanteellisen kaasun paineen riippuvuus tilavuudesta at

vakiolämpötila

Tuloksena oleva käyrä on hyperbola, joka saadaan vakiolämpötilassa, jota kutsutaan isotermiksi, ja vakiolämpötilassa tapahtuvaa prosessia kutsutaan isotermiseksi. Boyle-Mariotten laki on likimääräinen, eikä sitä voida hyväksyä lämpöteknisten laskelmien kannalta erittäin korkeissa paineissa ja matalissa lämpötiloissa.

Homo-L u s a ka -laki määrittää ihanteellisen kaasun tilavuuden riippuvuuden lämpötilasta vakiopaineessa. (Joseph Louis Gay-Lussacin (1778 - 1850), ranskalaisen kemistin ja fyysikon laki, joka vahvisti tämän lain ensimmäisen kerran vuonna 1802: Ideaalikaasun tietyn massan tilavuus vakiopaineessa kasvaa lineaarisesti lämpötilan noustessa, eli , missä on ominaistilavuus; β on tilavuuden laajenemiskerroin 1/273,16 per 1 o C.) Lain vahvisti kokeellisesti vuonna 1802 ranskalainen fyysikko ja kemisti Joseph Louis Gay-Lussac, jonka nimi on nimetty. Tutkiessaan kaasujen lämpölaajenemista kokeellisesti, Gay-Lussac havaitsi, että vakiopaineessa kaikkien kaasujen tilavuudet kasvavat lähes yhtä paljon kuumennettaessa, eli lämpötilan noustessa 1 °C:lla tietyn kaasumassan tilavuus kasvaa. 1/273 tilavuudesta, jonka tämä kaasumassa valtasi 0 °C:ssa.

Tilavuuden kasvu kuumennuksen aikana 1 ° C: lla samalla arvolla ei ole sattumaa, vaan se on ikään kuin seurausta Boyle-Mariotten laista. Ensin kaasu kuumennetaan vakiotilavuudella 1 ° C, sen paine kasvaa 1/273 alkuperäisestä. Sitten kaasu laajenee vakiolämpötilassa ja sen paine laskee alkuperäiseen, ja tilavuus kasvaa samalla kertoimella. Tarkoittaa tietyn kaasumassan tilavuutta 0 °C:ssa läpi V 0 ja lämpötilassa t°C läpi V t Kirjoitetaan laki seuraavasti:

Gay-Lussacin laki voidaan esittää myös graafisesti.

Riisi. 2. Ihanteellisen kaasun tilavuuden riippuvuus lämpötilasta vakiossa

paine

Käyttämällä yhtälöä (8) ja olettaen, että lämpötila on 0 °C, 273 °C, 546 °C, laskemme vastaavasti kaasun tilavuuden, V 0 , 2V 0 , 3V 0 . Piirretään kaasun lämpötilat abskissa-akselille jossain ehdollisessa asteikossa (kuva 2) ja näitä lämpötiloja vastaavat kaasutilavuudet ordinaatta-akselille. Yhdistämällä saadut pisteet kaavioon, saamme suoran, joka on kaavio ihanteellisen kaasun tilavuuden riippuvuudesta lämpötilasta vakiopaineessa. Tällaista linjaa kutsutaan isobar ja prosessi etenee vakiopaineessa - isobaarinen.

Käännytään vielä kerran kaasun tilavuuden muutoksen kaavioon lämpötilasta. Jatketaan suoraa risteykseen x-akselilla. Leikkauspiste vastaa absoluuttista nollaa.

Oletetaan, että yhtälössä (8) arvo V t= 0, niin meillä on:

mutta siitä lähtien V 0 ≠ 0, siis mistä t= -273 °C. Mutta -273°C = 0K, mikä piti todistaa.

Edustamme Gay-Lussac-yhtälöä muodossa:

Muistan, että 273+ t=T, ja 273 K \u003d 0 ° C, saamme:

Korvaamalla yhtälössä (9) ominaistilavuuden arvo ja ottaminen t\u003d 1 kg, saamme:

Relaatio (10) ilmaisee Gay-Lussacin lain, joka voidaan muotoilla seuraavasti: vakiopaineessa saman ideaalikaasun identtisten massojen ominaistilavuudet ovat suoraan verrannollisia sen absoluuttisiin lämpötiloihin. Kuten yhtälöstä (10) voidaan nähdä, Gay-Lussacin laki sanoo tämän että tietyn kaasumassan ominaistilavuuden jakaminen sen absoluuttisella lämpötilalla on vakioarvo tietyssä vakiopaineessa.

Gay-Lussacin lakia ilmaisevalla yhtälöllä on yleensä muoto

ja se voidaan saada kaasujen kineettisen teorian perusyhtälöstä. Yhtälö (6) voidaan esittää muodossa

klo s=konst saamme yhtälön (11). Gay-Lussacin lakia käytetään laajalti tekniikassa. Joten kaasujen tilavuuslaajenemislain perusteella rakennettiin ihanteellinen kaasulämpömittari mittaamaan lämpötiloja alueella 1 - 1400 K.

Charlesin laki määrittää tietyn kaasumassan paineen riippuvuuden lämpötilasta vakiotilavuudessa. ihanteellisen kaasun, jonka massa ja tilavuus on vakio, paine kasvaa lineaarisesti kuumennettaessa, eli missä R o - paine at t= 0 °C.

Charles määritti, että vakiotilavuudessa kuumennettaessa kaikkien kaasujen paine kasvaa lähes yhtä paljon, ts. kun lämpötila nousee 1 °C, minkä tahansa kaasun paine kasvaa täsmälleen 1/273 paineesta, joka tällä kaasumassalla oli 0 °C:ssa. Merkitään tietyn kaasumassan painetta astiassa 0°C läpi R 0 ja lämpötilassa t° läpi s t . Kun lämpötila nousee 1°C, paine nousee, ja kun lämpötila nousee t°Paine nousee. paine lämpötilassa t°C yhtä suuri kuin alkuperäinen pluspaineen nousu tai

Kaavan (12) avulla voit laskea paineen missä tahansa lämpötilassa, jos paine 0 °C:ssa tunnetaan. Teknisissä laskelmissa käytetään usein yhtälöä (Charlesin laki), joka saadaan helposti suhteesta (12).

Koska, ja 273 + t = T tai 273 K = 0 °C = T 0

Vakiotilavuudessa ihanteellisen kaasun absoluuttiset paineet ovat suoraan verrannollisia absoluuttisiin lämpötiloihin. Vaihtamalla osuuden keskimmäisiä termejä saamme

Yhtälö (14) ilmaisee Charlesin lain yleisessä muodossa. Tämä yhtälö voidaan helposti johtaa kaavasta (6)

klo V=konst saamme Charlesin lain (14) yleisen yhtälön.

Käytämme yhtälöä (13) kaavion muodostamiseksi tietyn kaasumassan riippuvuudesta lämpötilasta vakiotilavuudessa. Olkoon esimerkiksi lämpötilassa 273 K=0°C tietyn kaasumassan paine 98 kPa. Yhtälön mukaan paine lämpötilassa 373, 473 ja 573 ° C on vastaavasti 137 kPa (1,4 kgf / cm 2), 172 kPa (1,76 kgf / cm 2), 207 kPa (2,12 kgf / cm 2). 2). Näiden tietojen perusteella rakennamme kaavion (kuva 3). Tuloksena olevaa suoraa kutsutaan isokooriksi, ja vakiotilavuudella etenevää prosessia kutsutaan isokoriseksi.

Riisi. 3. Kaasun paineen riippuvuus lämpötilasta vakiotilavuudessa

Boylen laki - Mariotte

Boylen laki - Mariotte- yksi peruskaasulakeista, jonka Robert Boyle löysi vuonna 1662 ja Edme Mariotte löysi itsenäisesti uudelleen vuonna 1676. Kuvaa kaasun käyttäytymistä isotermisessä prosessissa. Laki on seurausta Clapeyronin yhtälöstä.

• 1 Sanamuoto
• 2 Seuraukset
• 3 Katso myös
• 4 Huomautuksia
• 5 Kirjallisuus

Sanamuoto

Boylen laki - Mariotte on seuraava:

Kaasun vakiolämpötilassa ja massassa kaasun paineen ja tilavuuden tulo on vakio.

Matemaattisessa muodossa tämä lausunto kirjoitetaan kaavana

missä on kaasun paine; on kaasun tilavuus ja on vakioarvo määritellyissä olosuhteissa. Yleensä arvon määrää kaasun kemiallinen luonne, massa ja lämpötila.

Ilmeisesti, jos indeksi 1 tarkoittaa suureita, jotka liittyvät kaasun alkutilaan ja indeksi 2 - lopputilaan, niin yllä oleva kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti

. Siitä, mitä on sanottu ja yllä olevista kaavoista, seuraa kaasun paineen riippuvuuden muoto sen tilavuudesta isotermisessä prosessissa:

Tämä riippuvuus on toinen, ensimmäistä vastaava ilmaus Boyle-Mariotten lain sisällöstä. Hän tarkoittaa sitä

Tietyn kaasumassan paine vakiolämpötilassa on kääntäen verrannollinen sen tilavuuteen.

Tällöin isotermiseen prosessiin osallistuvan kaasun alku- ja lopputilan välinen suhde voidaan ilmaista seuraavasti:

On huomattava, että tämän ja yllä olevan kaavan, joka suhteuttaa kaasun alku- ja loppupaineet ja tilavuudet toisiinsa, sovellettavuus ei rajoitu isotermisiin prosesseihin. Kaavat pysyvät voimassa myös niissä tapauksissa, joissa lämpötila muuttuu prosessin aikana, mutta prosessin seurauksena loppulämpötila on sama kuin alkulämpötila.

On tärkeää selventää, että tämä laki pätee vain tapauksissa, joissa tarkasteltavana olevaa kaasua voidaan pitää ihanteellisena. Erityisesti Boyle-Mariotte-laki täyttyy suurella tarkkuudella harvinaisten kaasujen suhteen. Jos kaasu on erittäin puristettu, havaitaan merkittäviä poikkeamia tästä laista.

Boylen laki - Mariotten, Charlesin laki ja Gay-Lussac-laki täydennettynä Avogadron lailla ovat riittävä perusta ideaalisen kaasutilayhtälön saamiseksi.

Seuraukset

Boyle-Mariotten laki sanoo, että kaasun paine isotermisessä prosessissa on kääntäen verrannollinen kaasun miehittämään tilavuuteen. Jos otamme huomioon, että kaasun tiheys on myös kääntäen verrannollinen sen viemään tilavuuteen, tulemme johtopäätökseen:

Isotermisessä prosessissa kaasun paine muuttuu suoraan suhteessa sen tiheyteen.

On tunnettua, että kokoonpuristuvuus, eli kaasun kyky muuttaa tilavuuttaan paineen alaisena, on tunnusomaista kokoonpuristuvuustekijällä. Isotermisen prosessin tapauksessa puhutaan isotermisestä kokoonpuristuvuuskertoimesta, joka määritetään kaavalla

jossa indeksi T tarkoittaa, että osaderivaata otetaan vakiolämpötilassa. Korvaamalla tässä kaavassa ilmaisun paineen ja tilavuuden väliselle suhteelle Boyle-Mariotte-laista, saamme:

Siten tulemme johtopäätökseen:

Ihanteellisen kaasun isoterminen kokoonpuristuvuuskerroin on yhtä suuri kuin sen paineen käänteisluku.

Katso myös

• Gay-Lussacin laki
• Charlesin laki
• Avogadron laki
• Ihanteellinen kaasu
• Ideaalikaasun tilayhtälö

Huomautuksia

1. Boyle - Mariotten laki // Fyysinen tietosanakirja / Ch. toim. A. M. Prokhorov. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja, 1988. - T. 1. - S. 221-222. - 704 s. - 100 000 kappaletta.
2. Sivukhin DV Yleinen fysiikan kurssi. - M.: Fizmatlit, 2005. - T. II. Termodynamiikka ja molekyylifysiikka. - S. 21-22. - 544 s. - ISBN 5-9221-0601-5.
3. 1 2 Fysiikan perusoppikirja / Toim. G.S. Landsberg. - M.: Nauka, 1985. - T. I. Mekaniikka. Lämpö. Molekyylifysiikka. - S. 430. - 608 s.
4. 1 2 3 Kikoin A.K., Kikoin I.K. Molekyylifysiikka. - M.: Nauka, 1976. - S. 35-36.
5. Vakiomassalla.
6. Livshits L. D. Compressibility // Physical Encyclopedia / Ch. toim. A. M. Prokhorov. - M.: Great Russian Encyclopedia, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 s. - 40 000 kappaletta.

   ISBN 5-85270-087-8.

Kirjallisuus

• Petrushevsky F. F. Boyle-Mariotten laki // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron: 86 osassa (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari, 1890-1907.

Boylen laki - Mariotten tiedot

Boylen laki - Mariotte

Boylen laki - Mariotte
Boylen laki - Mariotte Katsot aihetta
Boylen laki - Marriotten laki, Boylen laki - Marriott kuka, Boylen laki - Marriotten kuvaus

Tässä artikkelissa ja videossa on otteita wikipediasta

Sivustollamme on järjestelmä hakukonetoiminnossa. Yllä: "mitä etsit?" voit kysyä ruudulla kaikesta järjestelmästä. Tervetuloa yksinkertaiseen, tyylikkääseen ja nopeaan hakukoneeseemme, jonka olemme valmistaneet tarjoamaan sinulle tarkimmat ja ajantasaisimmat tiedot.

Sinulle suunniteltu hakukone, joka tarjoaa sinulle ajantasaisimmat ja tarkimmat tiedot yksinkertaisella suunnittelulla ja nopealla toiminnalla. Löydät lähes kaiken etsimäsi tiedon verkkosivuiltamme.

Tällä hetkellä palvelemme vain englanniksi, turkkiksi, venäjäksi, ukrainaksi, kazakstaniksi ja valkovenäläiseksi.
Uusia kieliä lisätään järjestelmään pian.

Kuuluisten ihmisten elämä antaa sinulle tietoa, kuvia ja videoita satoista aiheista, kuten poliitikoista, hallitushenkilöistä, lääkäreistä, Internet-sivustoista, kasveista, teknologiaajoneuvoista, autoista jne.

Boyle-Mariotten laki

Kaasun tilavuuden ja paineen välisen kvantitatiivisen suhteen määritti ensimmäisen kerran Robert Boyle vuonna 1662. * Boyle-Mariotten laki sanoo, että vakiolämpötilassa kaasun tilavuus on kääntäen verrannollinen sen paineeseen.

Tämä laki koskee mitä tahansa kiinteää kaasumäärää. Kuten kuvasta näkyy. 3.2, sen graafinen esitys voi olla erilainen. Vasemmalla oleva kaavio osoittaa, että alhaisella paineella kiinteän kaasumäärän tilavuus on suuri.

Kaasun tilavuus pienenee, kun sen paine kasvaa. Matemaattisesti tämä on kirjoitettu näin:

Kuitenkin Boyle-Mariotten laki kirjoitetaan yleensä muodossa

Tällainen tietue mahdollistaa esimerkiksi kaasun alkuperäisen tilavuuden V1 ja sen paineen p tuntemisen laskea paineen p2 uudessa tilavuudessa V2.

Gay-Lussacin laki (Kaarlen laki)

Charles osoitti vuonna 1787, että vakiopaineessa kaasun tilavuus muuttuu (suhteessa sen lämpötilaan. Tämä riippuvuus on esitetty graafisessa muodossa kuvassa 3.3, josta voidaan nähdä, että kaasun tilavuus on lineaarisessa suhteessa sen lämpötilaan. Matemaattisessa muodossa tämä riippuvuus ilmaistaan ​​seuraavasti:

Charlesin laki on usein kirjoitettu eri muodossa:

V1IT1 = V2T1 (2)

Charlesin lakia paransi J. Gay-Lussac, joka havaitsi vuonna 1802, että kaasun tilavuus, kun sen lämpötila muuttuu 1°C, muuttuu 1/273 tilavuudesta, jonka se miehitti 0°C:ssa.

Tästä seuraa, että jos otamme mielivaltaisen tilavuuden mitä tahansa kaasua 0 °C:ssa ja laskemme sen lämpötilaa vakiopaineessa 273 °C:lla, niin lopullinen tilavuus on nolla. Tämä vastaa lämpötilaa -273°C eli 0 K. Tätä lämpötilaa kutsutaan absoluuttiseksi nollaksi. Itse asiassa sitä ei voida saavuttaa. Kuvassa

Kuva 3.3 näyttää, kuinka kaasun tilavuuden ja lämpötilan käyrien ekstrapolointi johtaa nollaan tilavuuteen 0 K lämpötilassa.

Absoluuttinen nolla on tiukasti ottaen saavuttamaton. Laboratorio-olosuhteissa on kuitenkin mahdollista saavuttaa lämpötiloja, jotka eroavat absoluuttisesta nollasta vain 0,001 K. Tällaisissa lämpötiloissa molekyylien satunnaiset liikkeet käytännössä pysähtyvät. Tämä johtaa uskomattomiin ominaisuuksiin.

Esimerkiksi lähellä absoluuttista nollaa jäähtyneet metallit menettävät sähkövastuksensa lähes kokonaan ja muuttuvat suprajohtaviksi*. Esimerkki aineista, joilla on muita epätavallisia alhaisen lämpötilan ominaisuuksia, on helium.

Lähellä absoluuttista nollaa helium menettää viskositeettinsa ja muuttuu supernesteiseksi.

* Vuonna 1987 löydettiin aineita (lantanidi-alkuaineiden oksideista, bariumista ja kuparista sintrattua keramiikkaa), jotka muuttuvat suprajohtaviksi suhteellisen korkeissa lämpötiloissa, luokkaa 100 K (-173 °C). Nämä "korkean lämpötilan" suprajohteet avaavat suuria mahdollisuuksia tekniikassa. - Noin. käännös

Main laboratoriolaitteet on työpöytä, jolla kaikki kokeellinen työ suoritetaan.

Jokaisessa laboratoriossa tulee olla hyvä ilmanvaihto. Vaaditaan vetokaappi, jossa kaikki työt suoritetaan käyttämällä pahanhajuisia tai myrkyllisiä yhdisteitä sekä polttamalla orgaanisia aineita upokkaissa.

Erityisessä vetokuvussa, jossa ei suoriteta lämmitykseen liittyviä töitä, varastoidaan haihtuvia, haitallisia tai pahanhajuisia aineita (nestemäinen bromi, väkevä typpi- ja suolahappo jne.).

), sekä syttyvät aineet (hiilidisulfidi, eetteri, bentseeni jne.).

Laboratorioon tarvitaan vesijohto, viemäri, tekninen virta, kaasujohdot ja vedenlämmittimet. On myös toivottavaa, että käytössä on paineilman syöttö, tyhjiölinja, kuuman veden ja höyryn syöttö.

Jos erityistä syöttöä ei ole, kuuman veden tuottamiseen käytetään eri järjestelmien vedenlämmittimiä.

Näillä sähköllä tai kaasulla lämmitettävillä laitteilla saadaan nopeasti kuumavesisuihku, jonka lämpötila on lähes 100°C.

Laboratoriossa tulee olla laitteistot veden tislausta (tai demineralisointia) varten, koska laboratoriossa on mahdotonta työskennellä ilman tislattua tai demineralisoitua vettä. Tapauksissa, joissa tislatun veden saaminen on vaikeaa tai mahdotonta, käytetään kaupallista tislattua vettä.

Työpöytien ja vesialtaiden lähellä tulee olla 10-15 litran savipurkkeja tarpeettomien liuosten, reagenssien jne. tyhjentämiseen sekä korit rikkoutuneelle lasille, paperille ja muulle kuivalle roskat.

Työpöytien lisäksi laboratoriossa tulisi olla työpöytä, johon kaikki muistikirjat ja muistiinpanot on tallennettu, sekä tarvittaessa otsikkotaulukko. Työpöytien lähellä tulee olla korkeat jakkarat tai tuolit.

Analyyttiset vaa'at ja kiinteää asennusta vaativat instrumentit (elektrometriset, optiset jne.) sijoitetaan laboratorioon liittyvään erilliseen tilaan, ja analyysivaakoja varten tulee varata erityinen punnitustila. Punnitushuone on toivottavaa sijoittaa ikkunat pohjoiseen. Tämä on tärkeää, koska vaakaa ei saa altistaa auringonvalolle ("vaa'at ja punnitus").

Laboratoriossa tulee olla myös tarpeellisimmat hakuteokset, käsikirjat ja oppikirjat, sillä usein työn aikana tarvitaan ääni- tai muuta tietoa.

Katso myös

Sivu 3

Laboratorioissa käytettävät kemialliset lasitavarat voidaan jakaa useisiin ryhmiin. Astiat voidaan jakaa käyttötarkoituksen mukaan yleis-, erikois- ja mitta-astioihin. Materiaalin mukaan - tavallisesta lasista, erikoislasista, kvartsista valmistettuihin astioihin.

Ryhmään. yleiskäyttöön tarkoitettuihin tuotteisiin kuuluvat ne tuotteet, joiden pitäisi aina olla laboratorioissa ja joita ilman suurinta osaa työstä ei voida suorittaa. Näitä ovat: koeputket, yksinkertaiset ja erotussuppilot, lasit, tasapohjaiset pullot, kiteyttäjät, erlenmeyerpullot, Bunsen-pullot, jääkaapit, retortit, tislatun veden pullot, tee-astiat, hanat.

Erikoiskäyttöryhmään kuuluvat ne tuotteet, joita käytetään mihin tahansa tarkoitukseen, esim. Kipp-laite, Sok-rally-laite, Kjeldahl-laite, refluksointipullot, Wulff-pullot, Tishchenko-pullot, pyknometrit, hydrometrit, Drexel-pullot, Kali-laitteet , hiilidioksidimittari, pyöreäpohjaiset pullot, erikoisjääkaapit, molekyylipainon mittauslaitteet, sulamis- ja kiehumispistemittarit jne.

Mittausvälineitä ovat: mittasylinterit ja dekantterilasit, pipetit, byretit ja mittapullot.

Aloitaksesi suosittelemme katsomaan seuraavan videon, jossa tarkastellaan lyhyesti ja helposti tärkeimpiä kemiallisten lasiesineiden tyyppejä.

Katso myös:

Yleiskäyttöiset keittiövälineet

Koeputket (kuva 18) ovat kapeita sylinterimäisiä astioita, joissa on pyöristetty pohja; niitä on eri kokoisia ja halkaisijaltaan ja eri lasista. Tavalliset" laboratoriokoeputket on valmistettu sulavasta lasista, mutta erikoistöitä varten, kun vaaditaan kuumennusta korkeisiin lämpötiloihin, koeputket valmistetaan tulenkestävästä lasista tai kvartsista.

Tavallisten yksinkertaisten koeputkien lisäksi käytetään myös asteikolla varustettuja ja sentrifugoituja kartiomaisia ​​koeputkia.

Käytössä olevat koeputket säilytetään erityisissä puisissa, muovisissa tai metallisissa telineissä (kuva 19).

Riisi. 18. Tavalliset ja asteikolla varustetut putket

Riisi. 20. Jauheisten aineiden lisääminen koeputkeen.

Koeputkia käytetään pääasiassa analyyttiseen tai mikrokemialliseen työhön. Kun reaktioita suoritetaan koeputkessa, reagensseja ei saa käyttää liian suuria määriä. On täysin mahdotonta hyväksyä, että koeputki täytetään reunoja myöten.

Reaktio suoritetaan pienillä ainemäärillä; 1/4 tai jopa 1/8 koeputken tilavuudesta riittää. Joskus on tarpeen lisätä kiinteää ainetta (jauheita, kiteitä jne.) koeputkeen.

), tätä varten paperikaistale, jonka leveys on hieman pienempi kuin koeputken halkaisija, taitetaan puoliksi ja tarvittava määrä kiinteää ainetta kaadetaan tuloksena olevaan kauhaan. Putkea pidetään vasemmassa kädessä, kallistettuna vaakasuoraan, ja kauha työnnetään siihen melkein pohjaan asti (kuva 20).

Sitten koeputki asetetaan pystysuoraan, mutta myös lyötiin kevyesti siihen. Kun kaikki kiinteä aine on valunut pois, paperikauha poistetaan.

Kaadettujen reagenssien sekoittamiseksi pidä koeputkesta kiinni vasemman käden peukalolla ja etusormella yläpäästä ja tue sitä keskisormella ja lyö koeputken pohjaa oikean käden etusormella. vino isku. Tämä riittää, jotta sisältö sekoittuu hyvin.

On täysin mahdotonta hyväksyä koeputken sulkemista sormella ja ravistamista tässä muodossa; Tässä tapauksessa koeputkessa olevaan nesteeseen ei voi vain viedä jotain vierasta, vaan joskus vahingoittaa sormen ihoa, palaa jne.

Jos putki on yli puolet täynnä nestettä, sisältö sekoitetaan lasisauvalla.

Jos putkea on lämmitettävä, se tulee kiinnittää pidikkeeseen.

Kun koeputkea kuumennetaan huonosti ja voimakkaasti, neste kiehuu nopeasti ja roiskuu siitä ulos, joten se on lämmitettävä varovasti. Kun kuplia alkaa ilmaantua, koeputki tulee asettaa sivuun ja pitää sitä ei liekissä. polttimeen, mutta sen lähellä tai yläpuolella, jatka lämmitystä kuumalla ilmalla. Lämmitettynä koeputken avoin pää tulee kääntää poispäin työntekijästä ja pöydällä olevista naapureista.

Kun voimakasta lämmitystä ei tarvita, on parempi laskea koeputki kuumennetulla nesteellä kuumaan veteen. Jos työskentelet pienillä koeputkilla (puolimikroanalyysiä varten), ne kuumennetaan vain kuumassa vedessä, joka on kaadettu sopivan kokoiseen dekantterilasiin (tilavuus enintään 100 ml).

Kanavat käytetään verensiirtoon - nesteisiin, suodatukseen jne. Kemikaalisuppiloita valmistetaan eri kokoisina, niiden ylähalkaisijat ovat 35, 55, 70, 100, 150, 200, 250 ja 300 mm.

Tavallisissa suppiloissa on sileä sisäseinä, mutta suppiloa, jossa on uurrettu sisäpinta, käytetään joskus nopeutettuun suodatukseen.

Suodatinsuppiloissa on aina 60° kulma ja leikattu pitkä pää.

Käytön aikana suppilot asennetaan joko erikoistelineeseen tai renkaaseen tavanomaiseen laboratoriotelineeseen (kuva 21).

Lasiksi suodattamista varten on hyödyllistä tehdä yksinkertainen pidike suppilolle (kuva 22), jota varten alumiinilevystä leikataan 70-80 lsh pitkä ja 20 mm leveä nauha, jonka paksuus on noin n. 2 mm.

Nauhan toiseen päähän porataan reikä, jonka halkaisija on 12-13 mm ja nauha taivutetaan kuvan 1 mukaisesti. 22, a. Suppilon kiinnitys lasiin on esitetty kuvassa. 22b.

Kun kaadat nestettä pulloon tai kolviin, älä täytä suppiloa reunoja myöten.

Jos suppilo on tiukasti kiinni sen astian kaulaan, johon neste kaadetaan, verensiirto on vaikeaa, koska astian sisällä syntyy lisääntynyttä painetta. Siksi suppiloa on nostettava aika ajoin.

Vielä parempi on tehdä rako suppilon ja astian kaulan väliin työntämällä niiden väliin esimerkiksi paperipala. Tässä tapauksessa sinun on varmistettava, että tiiviste ei pääse astiaan. On tarkoituksenmukaisempaa käyttää lankakolmiota, jonka voit tehdä itse.

Tämä kolmio asetetaan astian kaulaan ja sitten suppilo asetetaan sisään.

Astioiden kaulassa on erityiset kumi- tai muovisuuttimet, jotka muodostavat yhteyden pullon sisäpuolen ja ulkoilman välillä (kuva 23).

Riisi. 21. Lasin kemikaalisuppilon vahvistaminen

Riisi. 22. Laite suppilon kiinnittämiseen lasille, jalustaan.

Suodatuksen analyyttiseen työhön on parempi käyttää analyysisuppiloita (kuva 24). Näiden suppiloiden erikoisuus on, että niillä on pitkänomainen leikkauspää, jonka sisähalkaisija on pienempi yläosassa kuin alaosassa; tämä malli nopeuttaa suodatusta.

Lisäksi on olemassa analyysisuppiloita, joissa on uurrettu sisäpinta, joka tukee suodatinta ja jossa on pallolaajeneminen kohdassa, jossa suppilo menee putkeen. Tämän mallin suppilot nopeuttavat suodatusprosessia lähes kolme kertaa perinteisiin suppiloihin verrattuna.

Riisi. 23. Suuttimet pullonkauloihin. Riisi. 24. Analyyttinen suppilo.

Erotussuppilot(Kuva 25) käytetään erottelemaan sekoittumattomia nesteitä (esim. vesi ja öljy). Ne ovat joko lieriömäisiä tai päärynän muotoisia, ja useimmissa tapauksissa niissä on lasihiostulppa.

Poistoputken yläosassa on hiottu lasinen sulkuhana. Erotussuppiloiden kapasiteetti on erilainen (50 ml:sta useisiin litroihin), tilavuudesta riippuen myös seinämän paksuus vaihtelee.

Mitä pienempi suppilon kapasiteetti, sitä ohuemmat sen seinämät ovat ja päinvastoin.

Käytön aikana erotussuppiloita vahvistetaan kapasiteetista ja muodosta riippuen eri tavoin. Pienen tilavuuden sylinterimäinen suppilo voidaan kiinnittää yksinkertaisesti jalkaan. Suuret suppilot on sijoitettu kahden renkaan väliin.

Sylinterimäisen suppilon alaosan tulee levätä renkaalla, jonka halkaisija on hieman pienempi kuin suppilon halkaisija, ylemmän renkaan halkaisija on hieman suurempi.

Jos suppilo värähtelee, renkaan ja suppilon väliin tulee asettaa korkkilevy.

Päärynän muotoinen erotussuppilo on kiinnitetty renkaaseen, sen kaula on kiinnitetty jalalla. Suppilo kiinnitetään aina ensin ja vasta sitten siihen kaadetaan erotettavat nesteet.

Pudotussuppilot (kuva 26) eroavat erotussuppiloista siinä, että ne ovat kevyempiä, ohutseinäisiä ja

Riisi. 25. Erotussuppilot. riisi. 26. Tiputussuppilot.

Useimmissa tapauksissa pitkällä päässä. Näitä suppiloita käytetään monissa töissä, kun reaktiomassaan lisätään ainetta pienissä erissä tai tipoittain. Siksi ne ovat yleensä osa instrumenttia. Suppilot kiinnitetään pullon kaulaan ohuelle osalle tai korkki- tai kumitulpalla.

Ennen kuin työskentelet erotus- tai pudotussuppilolla, lasihana on voideltava huolellisesti vaseliinilla tai erityisellä voiteluaineella.

Tämä mahdollistaa hanan avaamisen helposti ja vaivattomasti, mikä on erittäin tärkeää, sillä hanan tiukasti avautuessa se voi rikkoutua tai vaurioittaa koko laitetta avattaessa.

Voiteluainetta tulee levittää hyvin ohuesti, jotta hanaa käännettäessä se ei pääse suppiloputkeen tai hanan aukon sisään.

Nestepisaroiden tasaisempaan virtaamiseen tiputussuppilosta ja nesteen syöttönopeuden valvomiseksi käytetään suuttimella varustettuja tiputussuppiloita (kuva 27). Tällaisissa suppiloissa välittömästi hanan jälkeen on laajennettu osa, joka menee putkeen. Neste tulee tähän laajenemiseen lyhyen putken kautta sulkuhanan kautta ja sitten suppiloputkeen.

Riisi. 27. Tiputussuppilo suuttimella

Riisi. 28. Kemialliset lasit.

Riisi. 29. Litteä suppilo suuttimella

LASITAVARAT 1 2 3

Katso myös

Oppitunti 25

Oppituntiarkisto › Kemian peruslait

Oppitunti 25" Boyle-Mariotten laki» kurssilta « Kemia nukkeille» Mieti kaasun painetta ja tilavuutta koskevaa lakia sekä paineen ja tilavuuden sekä tilavuuden ja paineen kaavioita. Muistutan, että viimeisellä oppitunnilla "Kaasunpaine" tarkastelimme elohopeabarometrin laitetta ja toimintaperiaatetta sekä määritimme paineen ja tarkastelimme sen mittayksiköitä.

Robert Boyle(1627-1691), jolle olemme velkaa ensimmäisen käytännöllisesti katsoen oikean kemiallisen alkuaineen määritelmän (opimme luvussa 6), oli myös kiinnostunut ilmiöistä, joita esiintyy aluksissa, joissa on harvinainen ilma.

Keksiessään tyhjiöpumppuja ilman pumppaamiseen suljetuista säiliöistä hän kiinnitti huomion ominaisuuteen, joka on tuttu jokaiselle, joka on koskaan puhaltanut jalkapallokammiota tai puristanut huolellisesti ilmapalloa: mitä enemmän ilmaa suljetussa säiliössä puristetaan, sitä enemmän se vastustaa puristusta.

Boyle kutsui tätä omaisuutta " joustavuus» ilmaa ja mittasi sen yksinkertaisella laitteella, joka näkyy kuvassa. 3.2, a ja b.

Boyle tiivisti ilmaa elohopealla kaarevan putken suljetussa päässä (kuva 3-2, a) ja puristi tämän ilman lisäämällä vähitellen elohopeaa putken avoimeen päähän (kuva 3-2, b).

Ilman kokema paine putken suljetussa osassa on yhtä suuri kuin ilmanpaineen ja korkeuden h elohopeapatsaan paineen summa (h on korkeus, jolla elohopean taso putken avoimessa päässä ylittää elohopean tason suljetussa päässä). Boylen saamat paine- ja tilavuusmittaustiedot on esitetty taulukossa. 3-1.

Vaikka Boyle ei ryhtynyt erityistoimenpiteisiin ylläpitääkseen kaasun lämpötilaa vakiona, näyttää siltä, ​​että hänen kokeissaan se muuttui vain vähän. Boyle kuitenkin huomasi, että kynttilän liekin lämpö aiheutti merkittäviä muutoksia ilman ominaisuuksissa.

Tietojen analyysi ilman paineesta ja tilavuudesta sen puristuksen aikana

Taulukko 3-1, joka sisältää Boylen kokeelliset tiedot ilmanpaineen ja tilavuuden välisestä suhteesta, sijaitsee spoilerin alla.

Kun tutkija on saanut taulukossa annettuja tietoja vastaavat tiedot. 3-1, hän yrittää löytää matemaattisen yhtälön, joka liittyy kahteen toisistaan ​​riippuvaiseen suureen, jotka hän mittasi.

Yksi tapa saada tällainen yhtälö on piirtää graafisesti yhden suuren eri potenssit toisia vastaan, toivoen saavansa suoran kaavion.

Suoran suoran yleinen yhtälö on:

missä x ja y ovat toisiinsa liittyviä muuttujia ja a ja b ovat vakiolukuja. Jos b on nolla, suora kulkee origon läpi.

Kuvassa Kuvat 3-3 esittävät erilaisia ​​tapoja esittää taulukossa esitettyjä paineita P ja tilavuutta V koskevia tietoja graafisesti. 3-1.

Kuvaajat P vs. 1/K ja V vs. 1/P ovat suoria viivoja, jotka kulkevat origon kautta.

Log P:n käyrä log V:n funktiona on myös negatiivisesti kalteva suora, jonka kulmatangentti on -1. Kaikki kolme kuvaajaa johtavat vastaaviin yhtälöihin:

• P \u003d a / V (3-3a)
• V = a / P (3-3b)

• lg V \u003d lg a - lg P (3-3c)

Jokainen näistä yhtälöistä on yksi muunnelmista Boyle-Mariotten laki, joka on yleensä muotoiltu seuraavasti: tietylle määrälle kaasumoolia sen paine on verrannollinen sen tilavuuteen edellyttäen, että kaasun lämpötila pysyy vakiona.

Muuten, olet todennäköisesti ihmetellyt, miksi Boyle-Mariotten lakia kutsutaan kaksoisnimeksi. Tämä tapahtui, koska Edme Mariotte löysi tämän lain uudelleen vuonna 1676, riippumatta Robert Boylesta, joka löysi sen vuonna 1662. Se siitä.

Kun kahden mitatun suuren välinen suhde on niin yksinkertainen kuin tässä tapauksessa, se voidaan määrittää myös numeerisesti.

Jos jokainen paineen P arvo kerrotaan vastaavalla tilavuuden V arvolla, on helppo varmistaa, että kaikki tietyn kaasunäytteen tuotteet vakiolämpötilassa ovat suunnilleen samat (katso taulukko 3-1). Näin voi siis kirjoittaa

Yhtälö (3-3g) kuvaa hyperbolista suhdetta P:n ja V:n arvojen välillä (katso kuva 3-3, a). Varmistaaksemme, että kokeellisten tietojen mukaan rakennettu P:n riippuvuuden V:stä kuvaaja todella vastaa hyperbolaa, rakennamme lisäkaavion tulon P V:stä riippuvuudesta P:stä ja varmistamme, että se on vaakasuora suora viiva. (katso kuva 3-3,e) .

Boyle havaitsi, että tietylle määrälle mitä tahansa kaasua vakiolämpötilassa paineen P ja tilavuuden V välinen suhde kuvataan melko tyydyttävästi suhteella

• P V = vakio (vakiolla T ja n) (3-4)

Kaava Boyle-Mariotten laista

Jos haluat vertailla saman kaasunäytteen tilavuuksia ja paineita eri olosuhteissa (mutta vakiolämpötilassa), on kätevää esittää boyle-mariotten laki seuraavassa kaavassa:

jossa indeksit 1 ja 2 vastaavat kahta eri ehtoa.

Esimerkki 4 Colorado Plateaulle toimitetut muoviset elintarvikepussit (katso esimerkki 3) repeävät usein, koska niissä oleva ilma laajenee noustessa merenpinnasta 2500 metrin korkeuteen alennetun ilmanpaineen olosuhteissa.

Jos oletetaan, että pussin sisällä on 100 cm3 ilmaa merenpinnan tasoa vastaavassa ilmanpaineessa, mikä tilavuus tämän ilman tulisi olla samassa lämpötilassa Coloradon tasangolla? (Oletetaan, että kutistuneita pusseja käytetään sellaisten tuotteiden toimittamiseen, jotka eivät rajoita ilman paisumista; puuttuvat tiedot tulee ottaa esimerkistä 3.)

Päätös
Käytämme Boylen lakia yhtälön (3-5) muodossa, jossa indeksi 1 viittaa merenpinnan olosuhteisiin ja indeksi 2 olosuhteisiin 2500 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella. Sitten P1 = 1 000 atm, V1 = 100 cm3, P2 = 0,750 atm ja V2 tulisi laskea. Niin,

22. Boyle-Mariotten laki

Yksi ihanteellisista kaasulakeista on Boyle-Mariotten laki, jossa lukee: paineen tulo P tilavuutta kohti V kaasu vakiomassassa ja lämpötilassa on vakio. Tätä tasa-arvoa kutsutaan isotermiyhtälöt. Isotermi on kuvattu kaasun tilan PV-kaaviossa hyperbolana ja kaasun lämpötilasta riippuen se on jossakin paikassa. Prosessi tapahtuu klo T= const, kutsutaan isoterminen. Kaasu klo T= const:lla on vakio sisäenergia U. Jos kaasu laajenee isotermisesti, niin kaikki lämpö menee tekemään työtä. Isotermisesti laajenevan kaasun tekemä työ on yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka kaasulle on välitettävä sen suorittamiseksi:

dA= dQ= PdV,

missä D MUTTA- perustyöt;

dv- alkeis tilavuus;

P-paine. Jos V 1 > V 2 ja P 1< P 2 , то газ сжимается, и работа принимает отрицательное значение. Для того чтобы условие T= const täyttyy, paineen ja tilavuuden muutokset on pidettävä äärettömän hitaina. Vaatimuksena on myös väliaine, jossa kaasu sijaitsee: sillä on oltava riittävän suuri lämpökapasiteetti. Laskentakaavat sopivat myös silloin, kun järjestelmään syötetään lämpöenergiaa. Kokoonpuristuvuus kaasua kutsutaan sen ominaisuudeksi muuttaa tilavuutta paineen muutoksen myötä. Jokaisella aineella on puristuvuustekijä, ja se on yhtä suuri kuin:

c = 1 / V O (dV / CP) T ,

tässä johdannainen on otettu T= vakio

Kokoonpuristuvuustekijä otetaan käyttöön luonnehtimaan tilavuuden muutosta paineen muutoksen myötä. Ihanteelliselle kaasulle se on yhtä suuri kuin:

c = -1 / P.

SI:ssä kokoonpuristuvuuskertoimella on seuraavat mitat: [c] = m 2 /N.

Tämä teksti on johdantokappale. Kirjasta Luovuus eksakti tieteenä [Teoria kekseliästä ongelmanratkaisusta] kirjoittaja Altshuller Heinrich Saulovich

1. Järjestelmän osien täydellisyyden laki Teknisen järjestelmän peruselinkelpoisuuden välttämätön edellytys on järjestelmän pääosien olemassaolo ja vähimmäissuorituskyky. Jokaisen teknisen järjestelmän tulee sisältää neljä pääosaa: moottori,

Kirjasta Interface: New Directions in Computer System Design kirjailija Ruskin Jeff

2. Järjestelmän "energianjohtavuuden" laki Teknisen järjestelmän peruselinkelpoisuuden välttämätön edellytys on energian läpikulku järjestelmän kaikkien osien läpi. Mikä tahansa tekninen järjestelmä on energianmuuntaja. Siksi ilmeinen

Kirjasta Instrumentation kirjailija Babaev M A

6. Superjärjestelmään siirtymisen laki Kehitysmahdollisuudet käytettyään järjestelmä sisällytetään superjärjestelmään yhtenä osana; samaan aikaan superjärjestelmän tasolla tapahtuu edelleen kehitystä. Olemme jo puhuneet tästä laista. Siirrytään dynamiikkaan. Se sisältää lakeja, jotka

Kirjasta Lämpötekniikka kirjoittaja Burkhanova Natalia

7. Siirtymälaki makrotasolta mikrotasolle Järjestelmän työelinten kehitys etenee ensin makrotasolle ja sitten mikrotasolle. Useimmissa nykyaikaisissa teknisissä järjestelmissä työkappaleet ovat "raudanpalasia", esimerkiksi lentokoneen potkurit, auton pyörät, leikkurit

Kirjasta Computational Linguistics for All: Myths. Algoritmit. Kieli kirjoittaja Anisimov Anatoli Vasilievich

8. Su-kenttäasteen kasvattamisen laki Teknisten järjestelmien kehitys kulkee su-kentän asteen kasvattamisen suuntaan. Tämän lain tarkoitus on, että ei-su-kenttäjärjestelmillä on taipumus muuttua su-kentiksi, ja su-kenttäjärjestelmissä kehitys menee siihen suuntaan

Kirjasta Phenomenon of Science [Cybernetic Approach to Evolution] kirjoittaja Turchin Valentin Fedorovich

Kirjasta Nanotechnology [Science, Innovation and Opportunity] Kirjailija: Foster Lynn

4.4.1. Fittsin laki Kuvittele, että siirrät kohdistimen näytöllä näkyvään painikkeeseen. Painike on tämän liikkeen kohde. Kohdistimen aloituspaikan ja kohdeobjektin lähimmän pisteen yhdistävän suoran pituus määritellään Fittsin laissa etäisyydeksi. Käytössä

Kirjasta Erinomaisten löytöjen ja keksintöjen historia (sähkötekniikka, sähkövoimateollisuus, radioelektroniikka) kirjoittaja Shneiberg Jan Abramovitš

4.4.2. Hickin laki Ennen kuin siirrät kohdistimen kohteeseen tai suorittavat minkä tahansa muun toiminnon vaihtoehdoista, käyttäjän on valittava kyseinen kohde tai toiminto. Hickin laki sanoo, että kun on n vaihtoehtoa, joista valita, on aika valita

Kirjailijan kirjasta

9. Poissonin ja Gaussin jakautumislaki Poissonin laki. Toinen nimi sille on harvinaisten tapahtumien ra-määrittelyn laki. Poissonin lakia (P.P.) sovelletaan tapauksissa, joissa se on epätodennäköistä ja siksi B / C / R:n käyttö ei ole tarkoituksenmukaista. Lain edut ovat: mukavuus

Kirjailijan kirjasta

23. Gay-Lussac-laki Gay-Lussac-laki sanoo: kaasun tilavuuden suhde sen lämpötilaan vakiokaasupaineessa ja sen massa on vakio V / T = m / MO R / P = const at P = const, m = const. isobar-yhtälön nimi. Isobar on kuvattu PV-kaaviossa suoralla viivalla,

Kirjailijan kirjasta

24. Charlesin laki Charlesin laki sanoo, että kaasun paineen suhde sen lämpötilaan on vakio, jos kaasun tilavuus ja massa pysyvät muuttumattomina: P / T = m / MО R / V = ​​const at V = const, m = vakio. Isokori on kuvattu PV-kaaviossa suorana linjana, joka on yhdensuuntainen P-akselin kanssa, ja

Kirjailijan kirjasta

30. Energian säilymisen ja muuntumisen laki Termodynamiikan ensimmäinen laki perustuu energian säilymisen ja muuntamisen universaaliin lakiin, jonka mukaan energiaa ei synny eikä katoa. Termodynaamiseen prosessiin osallistuvat kehot ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa

Kirjailijan kirjasta

Sammakkoprinsessa JA VAKAUKSEN LAKI Kuten jo aiemmin korostettiin (abstraktion laki), primitiivinen ajattelu kykeni analysoimaan konkreettisia ilmiöitä ja syntetisoimaan uusia abstrakteja järjestelmiä. Koska mikä tahansa tietoisuuden rakentama esine nähtiin elävänä ja elävänä

Kirjailijan kirjasta

1.1. Evoluution peruslaki Elämän evoluutioprosessissa, sikäli kuin tiedämme, on aina ollut ja on nytkin elävän aineen kokonaismassan kasvu ja sen organisoitumisen monimutkaisuus. Monimutkaistaen biologisten muodostumien järjestämistä, luonto toimii kokeiden ja kokeiden menetelmän mukaisesti

Kirjailijan kirjasta

4.2. Mooren laki Yksinkertaisimmassa muodossaan Mooren laki on väite, että transistorin piirin tiheys kaksinkertaistuu 18 kuukauden välein. Lain kirjoittaja kuuluu yhdelle tunnetun Intelin perustajista Gordon Moorelle. Tarkkaan ottaen sisään

Kaasun tilavuuden ja paineen välisen kvantitatiivisen suhteen määritti ensimmäisen kerran Robert Boyle vuonna 1662. * Boyle-Mariotten laki sanoo, että vakiolämpötilassa kaasun tilavuus on kääntäen verrannollinen sen paineeseen. Tämä laki koskee mitä tahansa kiinteää kaasumäärää. Kuten kuvasta näkyy. 3.2, sen graafinen esitys voi olla erilainen. Vasemmalla oleva kaavio osoittaa, että alhaisella paineella kiinteän kaasumäärän tilavuus on suuri. Kaasun tilavuus pienenee, kun sen paine kasvaa. Matemaattisesti tämä on kirjoitettu näin:

Kuitenkin Boyle-Mariotten laki kirjoitetaan yleensä muodossa

Tällainen tietue mahdollistaa esimerkiksi kaasun alkuperäisen tilavuuden V1 ja sen paineen p tuntemisen laskea paineen p2 uudessa tilavuudessa V2.

Gay-Lussacin laki (Kaarlen laki)

Charles osoitti vuonna 1787, että vakiopaineessa kaasun tilavuus muuttuu (suhteessa sen lämpötilaan. Tämä riippuvuus on esitetty graafisessa muodossa kuvassa 3.3, josta voidaan nähdä, että kaasun tilavuus on lineaarisessa suhteessa sen lämpötilaan. Matemaattisessa muodossa tämä riippuvuus ilmaistaan ​​seuraavasti:

Charlesin laki on usein kirjoitettu eri muodossa:

V1IT1 = V2T1 (2)

Charlesin lakia paransi J. Gay-Lussac, joka havaitsi vuonna 1802, että kaasun tilavuus, kun sen lämpötila muuttuu 1°C, muuttuu 1/273 tilavuudesta, jonka se miehitti 0°C:ssa. Tästä seuraa, että jos otamme mielivaltaisen tilavuuden mitä tahansa kaasua 0 °C:ssa ja laskemme sen lämpötilaa vakiopaineessa 273 °C:lla, niin lopullinen tilavuus on nolla. Tämä vastaa lämpötilaa -273°C eli 0 K. Tätä lämpötilaa kutsutaan absoluuttiseksi nollaksi. Itse asiassa sitä ei voida saavuttaa. Kuvassa Kuva 3.3 näyttää, kuinka kaasun tilavuuden ja lämpötilan käyrien ekstrapolointi johtaa nollaan tilavuuteen 0 K lämpötilassa.

Absoluuttinen nolla on tiukasti ottaen saavuttamaton. Laboratorio-olosuhteissa on kuitenkin mahdollista saavuttaa lämpötiloja, jotka eroavat absoluuttisesta nollasta vain 0,001 K. Tällaisissa lämpötiloissa molekyylien satunnaiset liikkeet käytännössä pysähtyvät. Tämä johtaa uskomattomiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi lähellä absoluuttista nollaa jäähtyneet metallit menettävät sähkövastuksensa lähes kokonaan ja muuttuvat suprajohtaviksi*. Esimerkki aineista, joilla on muita epätavallisia alhaisen lämpötilan ominaisuuksia, on helium. Lähellä absoluuttista nollaa helium menettää viskositeettinsa ja muuttuu supernesteiseksi.

* Vuonna 1987 löydettiin aineita (lantanidi-alkuaineiden oksideista, bariumista ja kuparista sintrattua keramiikkaa), jotka muuttuvat suprajohtaviksi suhteellisen korkeissa lämpötiloissa, luokkaa 100 K (-173 °C). Nämä "korkean lämpötilan" suprajohteet avaavat suuria mahdollisuuksia tekniikassa. - Noin. käännös