Право Боиле-Мариотте историје, математички израз, примјери



Закон од Боиле-Мариотте је онај који изражава однос између притиска који се врши на гас или на њега, и запремине коју заузима; одржавање константне температуре гаса, као и његове количине (број молова).

Овај закон, заједно са законом Цхарлеса, Гаи-Луссаца, Цхарлеса и Авогадра, описује понашање идеалног гаса; посебно, у затвореном контејнеру који подлеже промени запремине механичке силе.

Горња слика укратко резимира Боиле-Мариоттеов закон.

Љубичасте тачке представљају молекуле или гасне атоме, који се сударају са унутрашњим зидовима контејнера (лево). Смањењем расположивог простора или запремине контејнера које заузима овај гас, колизије се повећавају, што се претвара у повећање притиска (десно).

Ово показује да су притисак П и запремина В гаса обрнуто пропорционални ако је контејнер херметички затворен; у супротном, већи притисак би био једнак већем ширењу контејнера.

Ако би се парцела В направила на П, са подацима В и П на И и Кс оси, онда би се приметила асимптотска крива. Што је мањи В, већи је пораст П; то јест, крива ће се проширити на високе вредности П на Кс оси.

Наравно, температура остаје константна; али, ако је исти експеримент изведен на различитим температурама, релативне позиције ових крива В вс П би се промениле у картезијанској оси. Промена би била још очигледнија ако би била исцртана на тродимензионалној оси, са константом Т на З оси.

Индек

  • 1 Историја Боилеовог закона
    • 1.1 Позадина
    • 1.2 Експеримент с живом
    • 1.3 Едме Мариотте
    • 1.4 Јачање закона
  • 2 Од чега се састоји овај закон??
  • 3 Математички израз
  • 4 Шта је то? Које проблеме рјешава Боилеов закон??
    • 4.1 Парне машине
    • 4.2 Сип пића
    • 4.3 Респираторни систем
  • 5 Примери (експерименти)
    • 5.1 Експеримент 1
    • 5.2 Експеримент 2
  • 6 Референце

Историја Боилеовог закона

Позадина

Пошто је научник Галилео Галилеи изразио своје уверење у постојање празнине (1638), научници су почели да проучавају својства ваздуха и делимичних шупљина..

Англо-ирски хемичар, Роберт Бојл, почео је изучавање ваздушних својстава 1638. године када је сазнао да је Отто вон Гуерицке, немачки инжењер и физичар, изградио ваздушну пумпу..

Експериментишите са живом

Да би спровео проучавање притиска ваздуха, Боиле је користио стаклену цев у облику "Ј", чија је конструкција приписана Роберту Хооку, помоћнику Боиле-а. Крај кратке руке је запечаћен, док је крај дугог крака цеви био отворен за стављање живе.

Од самог почетка, Боиле је желио проучити еластичност зрака, квалитативно и квантитативно. Сипањем живе кроз отворени крај цеви у облику "Ј", Боиле је закључио да се ваздух у кратком краку цеви скупља под притиском живе.

Резултати

Што је већа количина живе која се додаје у епрувету, већи је притисак који се врши на ваздух и што је његова запремина мања. Боиле је добио негативни граф експоненцијалног типа запремине ваздуха као функцију притиска.

Док, ако нацртате запремину ваздуха у односу на инверзни притисак, имате равну линију позитивног нагиба.

Године 1662, Боиле је објавио први физички закон који је дат у облику једнаџбе, што указује на функционалну зависност две варијабле. У овом случају, притисак и запремина.

Боиле је истакао да постоји инверзни однос између притиска који се врши на гас и запремине коју заузима тај гас, а тај однос је релативно истинит за праве гасове. Већина гасова се понаша као идеални гасови при умереним притисцима и температурама.

Са вишим притисцима и нижим температурама, одступања од понашања реалних гасова идеала су постала приметнија.

Едме Мариотте

Француски физичар Едме Мариотте (1620-1684) самостално је открио исти закон 1679. године. Зато се зове Мариотов закон или Боилеов и Мариотов закон.

Јачање закона

Даниел Берноулли (1737) ојачао је Боилеов закон указујући на то да се притисак гаса производи утицајем честица гаса на зидове контејнера који га садрже..

Године 1845. Јохн Ватерстон објавио је научни чланак у којем се фокусира на главне принципе кинетичке теорије гасова.

Касније, Рудолф Цлаусиус, Јамес Маквелл и Лудквиг Болтзманн консолидовали су кинетичку теорију гасова, која повезује притисак гаса са брзином честица гаса у покрету..

Што је мањи волумен контејнера који садржи гас, то је већа учесталост удара честица које га формирају на зидове контејнера; и због тога, већи притисак врши гас.

Од чега се састоји овај закон??

Експерименти које је извео Боиле истиче да постоји обрнути однос између запремине коју заузима гас и притиска на њега. Међутим, горе поменути однос није потпуно линеаран, као што је приказано графичком варијацијом запремине према притиску који се приписује Боилеу.

У Боилеовом закону се истиче да је запремина коју заузима гас обрнуто пропорционална притиску. Такође је назначено да је производ притиска гаса његовом запремином константан.

Математички израз

Да бисмо дошли до математичког израза Боиле-Мариоттеовог закона, полазимо од:

В α 1 / П

Тамо где показује да је запремина коју заузима гас обрнуто пропорционална њеном притиску. Међутим, постоји константа која диктира колико је тај однос обрнуто пропорционалан.

В = к / П

Где је к константна пропорционалности. Чишћење к имате:

ВП = к

Продукт притиска гаса по запремини је константан. Затим:

В1П1 = к и В2П2 = к

Из овога се може закључити да:

В1П1 = В2П2

Ово друго је коначни израз или једнаџба за Боилеов закон.

За шта је? Које проблеме рјешава Боилеов закон??

Парне машине

Закон Боиле-Мариотте се односи на рад парних машина. То је мотор са спољним сагоревањем који користи трансформацију топлотне енергије из количине воде у механичку енергију.

Вода се загрева у херметички затвореном котлу, а произведена пара врши притисак у складу са Боиле-Мариотеовим законом који производи запреминско ширење цилиндра гурањем клипа.

Линеарно кретање клипа се трансформише у ротациони покрет, коришћењем система колена и коленица, који могу да погоне точкове локомотиве или ротора електричног генератора..

Тренутно, алтернативни парни мотор је мало коришћен мотор, пошто је замењен електромотором и мотором са унутрашњим сагоревањем у транспортним возилима.

Сиппинг дринкс

Дјеловање сисања безалкохолног пића или сока из боце кроз пластичну цијев повезано је са Боиле-Мариоттеовим законом. Када се ваздух усисава из цеви користећи уста, долази до смањења притиска унутар цеви.

Овај пад притиска олакшава кретање течности према горе, омогућавајући његово гутање. Исти принцип функционише у екстракцији крви помоћу шприца.

Респираторни систем

Закон Боиле-Мариотте је блиско повезан са функционисањем респираторног система. У фази инспирације јавља се контракција дијафрагме и других мишића; на пример, спољни интеркостали који производе експанзију грудног коша.

Ово узрокује смањење интраплеуралног притиска, који узрокује експанзију плућа која доводи до повећања волумена плућа. Стога се интрапулмонални притисак смањује према ономе што је наведено у Боиле-Мариоттеовом закону.

Када је интрапулмонални притисак субатмосферски, атмосферски ваздух струји у плућа, што доводи до повећаног притиска у плућима; изједначавање, притисак на атмосферски притисак и завршетак фазе инспирације.

Затим се мишићи инспиратора опусте и мишићи издисаја се контрахују. Поред тога, јавља се еластична ретракција у плућима, феномен који доводи до смањења волумена плућа, са посљедичним повећањем интрапулмонарног притиска, што се може објаснити Боиле-Мариоттеовим законом..

Повећавајући интрапулмонални притисак и постајући већи од атмосферског притиска, ваздух тече из унутрашњости плућа у атмосферу. То се дешава док се не изједначе притисци, што закључује фазу истека.

Примери (експерименти)

Експеримент 1

Мали балон је постављен чврсто затворен, стварајући чвор у устима, унутар шприце, на коју је уклоњен клип, од приближно 20 мл. Клип шприца је постављен према средњем делу шприца, игла је уклоњена и улаз за ваздух је блокиран.

Обсерватион

Полако повлачећи клип ињектора, примећује се да је балон напухан.

Објашњење

Два притиска се врше на зид балона: притисак на његовој унутрашњој површини, производ ваздуха који се налази унутар балона, и други притисак на спољашњу страну балона, који делује на ваздух који се налази у шприцу.

Приликом повлачења клипа ињектора, унутар њега се ствара полу-вакуум. Због тога се притисак ваздуха на спољашњој страни зида пумпе смањује, што чини притисак који се врши унутар пумпе релативно већи..

Овај нето притисак, према Боиле-Мариоте закону, ће произвести дистанцу балонског зида и повећање волумена балона.

Експеримент 2

Изрежите пластичну боцу, отприлике на пола, пазећи да је исечак што је могуће хоризонталнији. У устима боце налази се добро подешен балон, а истовремено се у дубоку посуду ставља одређена количина воде..

Обсерватион

Постављањем дна боце са балоном на воду посуде, балон је умјерено напухан.

Објашњење

Вода истискује одређену количину ваздуха, повећавајући притисак ваздуха на зид боце и унутрашњост балона. То узрокује, према закону Боиле-Мариотте, повећање обима глобуса, које се визуализира инфлацијом глобуса..

Референце

  1. Википедиа. (2019). Боилеов закон. Преузето са: ен.википедиа.орг
  2. Уредници енциклопедије Британница. (27. јул 2018. године). Боилеов закон. Енцицлопӕдиа Британница. Преузето са: британница.цом
  3. Хелменстине, Тодд. (5. децембар 2018). Формула за Боилеов закон. Преузето са: тхоугхтцо.цом
  4. Иоунг Индиан Филмс. (15. мај 2018). Боиле'с Лав: Сциенце Екперимент Фор Кидс. Преузето са: иифиндиа.цом
  5. Цецилиа Бембибре (22. мај 2011). Балон на врући зрак Дефинитион АБЦ. Добављено из: дефиниционабц.цом
  6. Ганонг, В, Ф. (2003). Медицал Пхисиологи (19. издање). Уводник модерног приручника.