закон Бойля
Закон Бойля (также называемый законом Мариотты и законом Бойля-Мариотты) - это закон об идеальных газах.
Закон можно сформулировать следующим образом:
Для фиксированного количества идеального газа, содержащегося при фиксированной температуре, Р (давление) и V (объем) обратно пропорциональны.
Другими словами, объем постоянной массы идеального газа при постоянной температуре обратно пропорциональен давлению, прилагаемому к нему.
В символах закон:
P ∝ 1 V {\displaystyle P\propto {\frac {1}{V}} 
или
P V = k {\displaystyle PV=k} 
где P - давление газа, V - объем газа, а k - постоянная.
Для заданной массы газа при постоянной температуре продукт давления и объема является постоянным. С уменьшением объема давление пропорционально возрастает, и наоборот. Например, когда давление уменьшается вдвое, объем удваивается.
Предположим, что у вас есть резервуар, в котором содержится определенный объем газа при определенном давлении. Когда вы уменьшаете объем бака, то такое же количество газовых частиц теперь содержится в меньшем пространстве. Поэтому количество столкновений увеличивается. Поэтому давление больше.
Представьте, что у вас есть газ при определенном давлении (P1) и объеме (V1). Если Вы изменяете давление на новое значение (P2), то объем изменяется на новое значение (V2). Мы можем использовать закон Бойля для описания обоих наборов условий:
P 1 V 1 = k {\displaystyle P_{1}V_{1}=k} 
P 2 V 2 = k {\displaystyle P_{2}V_{2}=k} 
Константа, k, одинакова в обоих случаях, поэтому можно сказать следующее:
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}} 
Пример: Давление газа составляет 3 атм, а объем - 5 литров. Если давление снижается до 2 атм, какой объем?
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}}
V 2 = P 1 V 1 P 2 {\displaystyle V_{2} ={\frac {P_{1}V_{1}}{P_{2}}}} 
V 2 = 3 ∗ 5 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {3*5}{2}} 
V 2 = 15 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {15}{2}}} 
V 2 = 7.5 {\displaystyle V_{2}=7.5} 
∴ Объем составит 7,5 литров.
Закон был найден Робертом Бойлом в 1662 году, а затем самостоятельно Эдме Мариоттом в 1679 году.
Анимация, показывающая соотношение между давлением и объемом. Количество и температура газа постоянны.
Вопросы и ответы
В: Что такое закон Бойля?
A: Закон Бойля (также называемый законом Мариотта и законом Бойля-Мариотта) - это закон об идеальных газах, который гласит, что для фиксированного количества идеального газа, находящегося при постоянной температуре, давление (P) и объем (V) обратно пропорциональны.
В: Как мы можем выразить закон Бойля математически?
О: Математически закон Бойля можно выразить как P ∝ 1/V или PV = k, где P - давление газа, V - объем газа, а k - константа.
В: Кто открыл этот закон?
О: Закон был открыт Робертом Бойлем в 1662 году, а затем независимо Эдме Мариоттом в 1679 году.
В: Что означает, когда мы говорим, что P и V обратно пропорциональны?
О: Это означает, что при увеличении одного из них, другой пропорционально уменьшается - так, если Вы уменьшите объем резервуара, содержащего определенное количество газа при определенном давлении, то из-за увеличения столкновений между частицами в результате того, что они находятся в меньшем пространстве, давление увеличится.
В: Как использовать закон Бойля для расчета изменений давления или объема?
О: Мы можем использовать закон Бойля для расчета изменения давления или объема с помощью двух уравнений - P1V1=k и P2V2=k - где k остается постоянным, а P1/V1 или P2/V2 изменяются в зависимости от того, что Вы пытаетесь рассчитать.
В: Можем ли мы применить этот закон и к реальным газам?
О: Нет - он применим только к идеальным газам, поскольку между ними нет межмолекулярных сил.
