Boyle-Mariotte istorijos teisė, matematinė išraiška, pavyzdžiai



. \ T Boyle-Mariotte tai yra tai, kas išreiškia santykį tarp dujų sukeliamo slėgio ir jo užimamo tūrio; pastovią dujų temperatūrą, taip pat jos kiekį (molių skaičių).

Šis įstatymas kartu su Charles, Gay-Lussac, Charles ir Avogadro apibūdina idealios dujos elgesį; Konkrečiai, uždaroje talpoje, kuriai taikomi mechaniniai jėgos pokyčiai.

Pirmiau pateiktame paveikslėlyje trumpai apibendrinami Boyle-Mariotte įstatymai.

Purpuriniai taškai yra molekulės arba dujų atomai, kurie susiduria su vidinėmis konteinerio sienomis (kairėje). Sumažinus turimą talpą ar talpą, kurią užima ši dujos, susidaro padidėję susidūrimai, o tai reiškia slėgio padidėjimą (dešinėje).

Tai rodo, kad dujų slėgis P ir tūris V yra atvirkščiai proporcingi, jei konteineris yra hermetiškai uždarytas; kitaip didesnis slėgis būtų lygus didesniam konteinerio išplėtimui.

Jei V diagrama buvo sudaryta prieš P, o Y ir X ašių duomenys V ir P, atitinkamai, būtų pastebėta asimptotinė kreivė. Kuo mažesnis yra V, tuo didesnis P padidėjimas; tai yra, kreivė tęsis iki didelių P vertės X ašyje.

Žinoma, temperatūra išlieka pastovi; tačiau, jei tas pats eksperimentas buvo atliekamas skirtingomis temperatūromis, šių kreivių V ir P santykinės pozicijos pasikeitė Darteso ašyje. Pakeitimai būtų dar akivaizdesni, jei jie būtų brėžti ant trimatės ašies, o konstanta T Z ašyje.

Indeksas

  • 1 Boyle įstatymo istorija
    • 1.1
    • 1.2 Eksperimentuokite su gyvsidabriu
    • 1.3 Edme Mariotte
    • 1.4 Įstatymo stiprinimas
  • 2 Ką sudaro šis įstatymas??
  • 3 Matematinė išraiška
  • 4 Kas tai yra? Kokios problemos sprendžia Boyle teisė??
    • 4.1 Garo mašinos
    • 4.2 Sip gėrimai
    • 4.3 Kvėpavimo sistema
  • 5 pavyzdžiai (eksperimentai)
    • 5.1 1 eksperimentas
    • 5.2 2 eksperimentas
  • 6 Nuorodos

Boyle įstatymo istorija

Fonas

Kadangi mokslininkas Galileo Galilei išreiškė tikėjimą tuštumos egzistavimu (1638), mokslininkai pradėjo tirti oro ir dalinių tuštumų savybes..

Anglų-airių chemikas Robert Boyle pradėjo tyrinėti oro savybes 1638 m., Kai sužinojo, kad vokiečių inžinierius ir fizikas Otto von Guericke pastatė oro siurblį.

Eksperimentuokite su gyvsidabriu

Norėdami atlikti savo oro slėgio tyrimus, Boyle naudojo „J“ formos stiklo mėgintuvėlį, kurio konstrukcija priskirta Boyle padėjėjui Robert Hooke. Trumpos rankos galas buvo uždarytas, o ilgos vamzdžio rankos galas buvo atviras gyvsidabrio patalpinimui.

Nuo pat pradžių Boyle norėjo kokybiškai ir kiekybiškai ištirti oro elastingumą. Išpilant gyvsidabrio per „J“ formos vamzdžio atvirą galą, Boyle padarė išvadą, kad oras trumpoje vamzdelio rankoje suslėgtas gyvsidabrio slėgiu.

Rezultatai

Kuo didesnis gyvsidabrio kiekis, pridedamas prie mėgintuvėlio, tuo didesnis oro slėgis ir kuo mažesnis jo tūris. Boyle gavo neigiamą eksponentinio tipo oro grafiko grafiką kaip slėgio funkciją.

Nors, jei planuojate oro tūrį nuo atvirkštinio slėgio, turite tiesią liniją teigiamo nuolydžio.

1662 m. Boyle paskelbė pirmąjį fizinį įstatymą, kuris buvo pateiktas lygties forma, kuri parodė dviejų kintamųjų funkcinę priklausomybę. Šiuo atveju slėgis ir tūris.

„Boyle“ nurodė, kad yra atvirkštinis ryšys tarp dujų sukeliamo slėgio ir šio dujų užimamo kiekio, šis santykis yra realus dujų atžvilgiu. Dauguma dujų elgiasi kaip idealios dujos esant vidutiniam slėgiui ir temperatūrai.

Didesnis slėgis ir žemesnės temperatūros nukrypimai nuo tikrųjų dujų idealų elgesio tapo labiau pastebimi.

Edme Mariotte

Prancūzų fizikas Edme Mariotte (1620-1684) 1679 m. Savarankiškai atrado tą patį įstatymą. Tačiau jam buvo naudinga įrodyti, kad tūris kinta priklausomai nuo temperatūros. Štai kodėl jis vadinamas Mariotte įstatymu arba Boyle ir Mariotte įstatymu.

Įstatymo stiprinimas

Daniel Bernoulli (1737 m.) Sustiprino Boyle įstatymą, nurodydamas, kad dujų slėgį lemia dujų dalelių įtaka konteinerio sienelėms, kuriose yra tai..

1845 m. Johnas Waterstonas paskelbė mokslinį straipsnį, kuriame daugiausia dėmesio skiria pagrindiniams kinetinės dujų teorijos principams.

Vėliau Rudolf Clausius, James Maxwell ir Ludqwig Boltzmann konsolidavo dujų kinetinę teoriją, kuri susieja dujų sukeliamą slėgį su judančio dujų dalelių greičiu..

Kuo mažesnis talpyklos, kurioje yra dujų, tūris, tuo didesnė dalelių, susidarančių jį prieš konteinerio sieneles, dažnis; taigi, kuo didesnis dujų slėgis.

Ką sudaro šis įstatymas??

„Boyle“ atliktuose bandymuose nurodoma, kad yra atvirkštinis santykis tarp dujų užimamo tūrio ir jai daromo spaudimo. Tačiau minėti santykiai nėra visiškai linijiniai, kaip nurodyta tūrio svyravimo grafike pagal Boyle priskirtą slėgį.

Boyle įstatyme nurodoma, kad dujų užimamas tūris yra atvirkščiai proporcingas slėgiui. Taip pat nurodoma, kad dujų slėgio produktas pagal jo tūrį yra pastovus.

Matematinė išraiška

Norėdami pasiekti matematinę Boyle-Mariotte įstatymo išraišką, mes pradedame nuo:

V α 1 / P

Kai tai rodo, kad dujų užimamas tūris yra atvirkščiai proporcingas jo slėgiui. Tačiau yra pastovus, kuris diktuoja, kaip yra atvirkščiai proporcingas šiems santykiams.

V = k / P

Kur k yra proporcingumo konstanta. Kliringo k turite:

VP = k

Dujų slėgio produktas pagal jo tūrį yra pastovus. Tada:

V1P1 = k ir V2P2 = k

Ir iš to galima daryti išvadą, kad:

V1P1 = V2P2

Pastarasis yra „Boyle“ įstatymo galutinė išraiška arba lygtis.

Kas tai yra? Kokios problemos sprendžia Boyle teisė??

Garo mašinos

Boyle-Mariotte įstatymas taikomas garo variklių veikimui. Tai išorinis degimo variklis, naudojamas šiluminės energijos transformavimui iš vandens kiekio į mechaninę energiją.

Vanduo šildomas hermetiškai uždarytame katile, o pagamintas garas daro spaudimą pagal Boyle-Mariote įstatymą, kuris sukuria cilindro tūrio padidėjimą stumiant stūmoklį.

Stūmoklio linijinis judėjimas paverčiamas rotaciniu judėjimu, naudojant alkūnių ir alkūnių sistemą, kuri gali vairuoti lokomotyvo ar elektrinio generatoriaus rotorių..

Šiuo metu alternatyvus garo variklis yra mažai naudojamas variklis, nes jis buvo perkeltas iš elektros variklio ir vidaus degimo variklio transporto priemonėse..

Gėrimų gėrimas

Gėrimų ar sulčių čiulpimas iš butelio per plastikinį vamzdelį yra susijęs su Boyle-Mariotte įstatymu. Kai oras imamas iš vamzdelio, naudojant burną, sumažėja slėgis vamzdžio viduje.

Šis slėgio kritimas palengvina skysčio judėjimą vamzdyje, leidžiantį jį nuryti. Tas pats principas taikomas kraujo gavimui naudojant švirkštą.

Kvėpavimo sistema

Boyle-Mariotte įstatymas yra glaudžiai susijęs su kvėpavimo sistemos funkcionavimu. Įkvėpimo fazės metu atsiranda diafragmos ir kitų raumenų susitraukimas; pvz., išoriniai tarpiniai taškai, kurie suteikia šonkaulių išplitimą.

Dėl to sumažėja intrapleurinis slėgis, o tai sukelia plaučių išplitimą, dėl kurio padidėja plaučių tūris. Todėl sumažėjęs intrapulmoninis spaudimas mažėja pagal tai, kas nurodyta „Boyle-Mariotte“ įstatyme.

Kai intrapulmoninis spaudimas yra mažesnis už atmosferą, į plaučius patenka oro oras, dėl kurio padidėja slėgis plaučiuose; lygus, jo spaudimas atmosferos slėgiui ir įkvėpimo etapo užbaigimas.

Vėliau įkvėpimo raumenys atsipalaiduoja ir susitraukia nuo išbėrimo raumenų. Be to, pasireiškia elastinis elastinis susitraukimas, reiškiantis plaučių tūrio sumažėjimą, todėl padidėja intrapulmoninis spaudimas, kurį galima paaiškinti Boyle-Mariotte įstatymu..

Didindamas intrapulmoninį spaudimą ir tapdamas didesniu už atmosferos slėgį, oras iš plaučių vidinės dalies patenka į atmosferą. Taip atsitinka tol, kol slėgis bus išlygintas, o tai baigiasi baigimo etapu.

Pavyzdžiai (eksperimentai)

1 eksperimentas

Nedidelis balionas dedamas sandariai uždarytas, o jo burnoje - mazgas, kurio viduje yra maždaug 20 ml švirkšto. Švirkšto stūmoklis yra nukreiptas į švirkšto vidurinę dalį, adata pašalinama ir oro įleidimo anga yra užblokuota.

Stebėjimas

Lėtai traukiant purkštuvo stūmoklį pastebima, kad balionas yra pripūstas.

Paaiškinimas

Baliono sieneliui yra du slėgiai: slėgis jos vidiniame paviršiuje, oro baliono viduje esantis oras ir kitas slėgis ant išorinio baliono paviršiaus, kurį veikia švirkšte esantis oras..

Įtraukiant purkštuvo stūmoklį, jo viduje sukuriamas pusiau vakuumas. Todėl sumažėja oro slėgis ant išorinio siurblio sienos paviršiaus, todėl slėgis siurblio viduje yra santykinai didesnis..

Šis neto slėgis pagal „Boyle-Mariote“ įstatymą sukels baliono sienelės išsiplėtimą ir padidins baliono tūrį..

2 eksperimentas

Supjaustykite plastikinį buteliuką, maždaug pusę, įsitikinkite, kad pjovimas yra kuo horizontalesnis. Butelio burnoje dedamas gerai sureguliuotas balionas, tuo pačiu metu tam tikras kiekis vandens dedamas į gilų indą..

Stebėjimas

Įdėjus butelio dugną balionu ant indo vandens, balionas yra vidutiniškai pripūstas.

Paaiškinimas

Vanduo išstumia tam tikrą oro kiekį, padidindamas oro slėgį ant butelio sienos ir baliono vidų. Dėl šios priežasties, remiantis Boyle-Mariotte įstatymu, padidėja pasaulio apimtis, kurią vaizduoja pasaulio infliacija.

Nuorodos

  1. Vikipedija. (2019). Boyle įstatymas. Gauta iš: en.wikipedia.org
  2. „Encyclopaedia Britannica“ redaktoriai. (2018 m. Liepos 27 d.). Boyle įstatymas. Encyclopædia Britannica. Gauta iš: britannica.com
  3. Helmenstine, Todd. (2018 m. Gruodžio 5 d.). Boyle įstatymo formulė. Gauta iš: thinkco.com
  4. Jauni Indijos filmai. (2018 m. Gegužės 15 d.). Boyle įstatymas: mokslas eksperimentas vaikams. Gauta iš: yifindia.com
  5. Cecilia Bembibre (2011 m. Gegužės 22 d.). Karšto oro balionas Apibrėžimas ABC. Gauta iš: definicionabc.com
  6. Ganong, W, F. (2003). Medicinos fiziologija (19-asis leidimas). Šiuolaikinio vadovo redakcija.