Legea Boyle-Mariotte

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Animație care explică legea Boyle-Mariotte
Reprezentarea izotermă a legii lui Boyle

În termodinamică, legea lui Boyle și Mariotte (sau pur și simplu legea lui Boyle ) afirmă că, în condiții de temperatură constantă, presiunea unui gaz ideal este invers proporțională cu volumul său, adică produsul presiunii gazului de volumul pe care îl ocupă este constant : [1] [2]

sau: [3]

Această constantă este o funcție (în creștere) a temperaturii absolute , a naturii gazului și a numărului de moli .

Legea poate fi, de asemenea, scrisă cu următoarea notație mai completă:

în care se indică faptul că legea este valabilă la temperatură constantă, adică constanta variază cu temperatura.

fundal

Legea Boyle-Mariotte a fost enunțată pentru prima dată de Robert Boyle ( 1627 - 1691 ) care în 1662 a publicat „O apărare a doctrinei care atinge izvorul și greutatea aerului” . Această lege a fost reformulată într-un mod mai precis de Edme Mariotte (1620-1684) în 1676 , care confirmând datele lui Boyle a specificat că legea este valabilă numai dacă temperatura gazului este constantă.

O forță de greutate este aplicată gazului, care tinde spontan să se extindă, menținându-l comprimat.

Graficul de mai jos prezintă date din experimentul original al lui Boyle; [4] axa x arată volumul exprimat în unități de timp în inci cubi , în timp ce axa y arată înălțimea coloanei de mercur în inci , care conform legii lui Stevin este proporțională cu presiunea la care este supus gazul . În aceste date, produsul de presiune și volum este efectiv constant, cu o eroare procentuală de 1,4%.

Legea lui Boyle original data.jpg

Condiții de valabilitate

Andrews Bell

Legea lui Boyle și Mariotte este verificată experimental pentru gazele care se comportă ca un gaz ideal [2] sau pentru gaze în condiții de presiune nu prea ridicate (gaz rarefiat) și temperaturi nu prea apropiate de temperatura de lichefiere .

Legea nu este valabilă pentru lichide , al căror volum variază foarte puțin cu variația presiunii (variația densității este complet neglijabilă până la niveluri de presiune cu adevărat ridicate). Mai mult, de exemplu în mare , pe măsură ce adâncimea crește, presiunea crește, dar temperatura scade (în loc să crească) până se stabilizează peste 100-200 metri .

Reprezentarea grafică a acestor condiții este clopotul Andrews .

Exemple de aplicații

Legea lui Boyle și Mariotte în forma sintetică cu operatorul diferenței :

poate fi exprimat ca:

adică:

unde este Și reprezintă valorile volumului asumat de gaz într-o transformare izotermă în timpul căreia presiunea trece de la valoare a valorifica . Indiciile Și prin urmare ele indică starea termodinamică a gazului înainte de transformare și după transformare, fiind .

Prin urmare, legea lui Boyle și Mariotte poate fi exploatată în cazul transformărilor izoterme pentru a obține:

  • volumul gazului după transformare, aplicând formula:
  • presiunea gazului după transformare, aplicând formula:
  • volumul gazului înainte de transformare, aplicând formula:
  • presiunea gazului înainte de transformare, aplicând formula:

Scufundări

Legea lui Boyle și Mariotte constituie una dintre bazele pe care se sprijină tehnica și tehnologia scufundărilor . De fapt, comportamentul unui gaz (în acest caz aerul sau amestecurile ) este o funcție a presiunii hidrostatice la care este supus și modificările volumului său arată aplicarea practică a legii. Exemplul clasic este clopotul de scufundare pneumatic format dintr-un cilindru gol în interior și plin de aer cu capătul inferior deschis, care este coborât vertical în apă la adâncimi crescând progresiv. La o adâncime de 10 metri presiunea ambiantă se dublează, trecând de la 1 bar al suprafeței la 2 bar, apa pătrunde apoi în clopot reducând la jumătate volumul de aer conținut în acesta. Pentru a avea o înjumătățirea suplimentară a volumului de aer (adică 1/4 din volumul inițial) clopotul trebuie să fie coborât la o adâncime de 30 de metri, în cazul în care presiunea este de 4 bar (1 bar de suprafață + 1 bar pentru fiecare 10 metri ).

Notă

  1. ^ Silvestroni , p. 160 .
  2. ^ a b The Penguin Dictionary of Physics .
  3. ^(RO) DOE Fundamentals Handbook - "Termodinamică, transfer de căldură și flux de fluid", p. 97. Arhivat la 20 decembrie 2016 la Internet Archive .
  4. ^ datele pot fi găsite în Copie arhivată , la dbhs.wvusd.k12.ca.us . Adus la 14 decembrie 2004 (arhivat din original la 26 ianuarie 2005) .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe