Boyleov zakon disanja - Mariotte. Plinski zakoni Matematički izraz Boyle Marriottovog zakona

Prijeđimo sada na detaljnije proučavanje pitanja kako se mijenja tlak određene mase plina ako njegova temperatura ostaje nepromijenjena i mijenja se samo volumen plina. Već smo saznali što izotermna proces se odvija pod uvjetom da je temperatura tijela koja okružuju plin konstantna, a volumen plina se mijenja tako sporo da se temperatura plina ni u jednom trenutku procesa ne razlikuje od temperature okoline tijela. Stoga postavljamo pitanje: kako su volumen i tlak međusobno povezani tijekom izotermne promjene agregatnog stanja plina? Svakodnevno iskustvo nas uči da kada se volumen određene mase plina smanji, njegov tlak raste. Primjeri uključuju povećanje elastičnosti prilikom napuhavanja nogometne lopte, bicikla ili automobilske gume. Postavlja se pitanje: kako točno raste tlak plina sa smanjenjem volumena, ako temperatura plina ostaje nepromijenjena?

Odgovor na to pitanje dale su studije koje su u 17. stoljeću proveli engleski fizičar i kemičar Robert Boyle (1627-1691) i francuski fizičar Edem Mariotte (1620-1684).

Pokusi kojima se utvrđuje odnos između volumena i tlaka plina mogu se reproducirati: na okomitom stalku , opremljen podjelama, postoje staklene cijevi ALI i NA, povezani gumenom cijevi C. U cijevi se ulijeva živa. Cijev B je otvorena na vrhu, cijev A ima zaporni ventil. Zatvorimo ovu slavinu i tako zatvorimo određenu masu zraka u cijevi ALI. Sve dok ne pomičemo cijevi, razina žive u obje cijevi je ista. To znači da je tlak zraka zarobljenog u cijevi ALI, isti kao i tlak zraka u okolini.

Sada polako podignimo slušalicu NA. Vidjet ćemo da će živa u obje cijevi rasti, ali ne na isti način: u cijevi NA razina žive će uvijek biti viša nego u A. Ako se, međutim, cijev B spusti, tada se razina žive u oba koljena smanjuje, ali u cijevi NA smanjiti više od ALI. Volumen zraka zarobljenog u cijevi ALI, može se računati od podjela cijevi ALI. Tlak ovog zraka razlikovat će se od atmosferskog tlaka za iznos tlaka živinog stupca, čija je visina jednaka razlici između razina žive u cijevima A i B. At. javi se na telefon NA tlaku živinog stupca pribraja se atmosferski tlak. Volumen zraka u A se smanjuje. Prilikom ispuštanja cijevi NA razina žive u njemu niža je nego u A, a tlak živinog stupca oduzima se od atmosferskog tlaka; volumen zraka u A

u skladu s tim povećava. Uspoređujući tako dobivene vrijednosti tlaka i volumena zraka zatvorenog u cijevi A, uvjerit ćemo se da kada se volumen određene mase zraka poveća za određeni broj puta, njezin tlak opada za isti iznos, i obrnuto. Temperatura zraka u cijevi tijekom naših pokusa može se smatrati nepromijenjenom. Slični pokusi mogu se provesti s drugim plinovima. Rezultati su isti. Dakle,

tlak određene mase plina pri stalnoj temperaturi obrnuto je proporcionalan volumenu plina (Boyle-Mariotteov zakon). Za razrijeđene plinove, Boyle-Mariotteov zakon je zadovoljen do visokog stupnja

točnost. Za plinove koji su visoko komprimirani ili ohlađeni nalaze se primjetna odstupanja od ovog zakona. Formula koja izražava Boyle-Mariotteov zakon.

Izjava Boyleovog zakona - Mariotte je sljedeća:

U matematičkom obliku, ova izjava je zapisana kao formula

$pV=C,$

gdje $str$ - tlak plina; $V$ je volumen plina, i $C$ - konstantna vrijednost pod određenim uvjetima. Općenito, vrijednost $C$ određuje kemijska priroda, masa i temperatura plina.

Očito, ako je indeks 1 označavaju veličine koje se odnose na početno stanje plina i indeks 2 - do konačnog, tada se gornja formula može napisati u obliku

$p_1 V_1 = p_2 V_2$ .

Iz rečenog i gornjih formula slijedi oblik ovisnosti tlaka plina o njegovom volumenu u izotermnom procesu:

$p=\frac (C)(V).$

Ova ovisnost je još jedan, ekvivalentan prvom, izraz sadržaja Boyle-Mariotteovog zakona. Ona to misli

Tlak određene mase plina pri stalnoj temperaturi obrnuto je razmjeran njegovom volumenu.

Tada se odnos između početnog i konačnog stanja plina koji sudjeluje u izotermnom procesu može izraziti kao:

$\frac (p_1)(p_2) = \frac (V_2)(V_1).$

Treba napomenuti da primjenjivost ove i gornje formule, koja međusobno povezuje početni i završni tlak i volumen plina, nije ograničena na slučaj izotermnih procesa. Formule ostaju važeće čak iu onim slučajevima kada se temperatura tijekom procesa mijenja, ali kao rezultat procesa konačna temperatura je jednaka početnoj.

Važno je pojasniti da ovaj zakon vrijedi samo u slučajevima kada se plin koji se razmatra može smatrati idealnim. Konkretno, Boyle-Mariotteov zakon je ispunjen s visokom točnošću u odnosu na razrijeđene plinove. Ako je plin visoko komprimiran, tada se uočavaju značajna odstupanja od ovog zakona.

Posljedice

Boyle-Mariotteov zakon kaže da je tlak plina u izotermnom procesu obrnuto proporcionalan volumenu koji plin zauzima. Ako uzmemo u obzir da je i gustoća plina obrnuto proporcionalna volumenu koji zauzima, doći ćemo do zaključka:

U izotermnom procesu, tlak plina mijenja se izravno proporcionalno njegovoj gustoći.

\beta_T=\frac(1)(p).

Dakle, dolazimo do zaključka:

Izotermni koeficijent stlačivosti idealnog plina jednak je recipročnoj vrijednosti njegova tlaka.

vidi također

Napišite recenziju na članak "Boyleov zakon - Mariotte"

Bilješke

Petrushevsky F.F.// Enciklopedijski rječnik Brockhausa i Efrona
// Fizička enciklopedija / Ch. izd. A. M. Prohorov. - M .: Sovjetska enciklopedija, 1988. - T. 1. - S. 221-222. - 704 str. - 100.000 primjeraka
Sivukhin D.V. Opći tečaj fizike. - M .: Fizmatlit, 2005. - T. II. Termodinamika i molekularna fizika. - S. 21-22. - 544 str. - ISBN 5-9221-0601-5.
Osnovni udžbenik fizike / Ed. G. S. Landsberg. - M .: Nauka, 1985. - T. I. Mehanika. Toplina. Molekularna fizika. - S. 430. - 608 str.
Kikoin A.K., Kikoin I.K. Molekularna fizika. - M .: Nauka, 1976. - S. 35-36.
Pri konstantnoj masi.
Livshits L. D.// Fizička enciklopedija / Ch. izd. A. M. Prohorov. - M .: Velika ruska enciklopedija, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 str. - 40.000 primjeraka. - ISBN 5-85270-087-8.

Književnost

Petrushevsky F.F.// Enciklopedijski rječnik Brockhausa i Efrona: u 86 svezaka (82 sveska i 4 dodatna). - St. Petersburg. , 1890-1907.

Odlomak koji karakterizira Boyleov zakon - Mariotte

“Ona je najbolja”, začuo se kao odgovor grubi ženski glas, a nakon toga je u sobu ušla Marija Dmitrijevna.
Ustale su sve gospođice pa i gospođice osim onih najstarijih. Marija Dmitrijevna zastala je na vratima i s visine svog krupnog tijela, visoko držeći svoju pedesetogodišnju glavu sa sijedim uvojcima, ogledala se po gostima i, kao da se zavrće, bez žurbe poravnala široke rukave svoje haljine. Marya Dmitrievna uvijek je govorila ruski.
“Draga slavljenica s djecom”, rekla je svojim glasnim, debelim glasom koji nadglasava sve ostale zvukove. - Jeste li stari grešnik - obratila se grofu koji joj je ljubio ruku - nedostaje li vam čaj u Moskvi? Gdje istrčati pse? Ali što, oče, da radimo, tako će ove ptice rasti... - Pokazala je na djevojčice. - Htjeli ne htjeli, udvarače treba tražiti.
- Pa što, kozače moj? (Marja Dmitrijevna je Natašu zvala kozakom) - reče ona, milujući rukom Natašu, koja joj bez straha i veselo priđe ruci. - Znam da je napitak djevojka, ali volim ga.
Izvukla je kruškolike yakhon naušnice iz svog ogromnog retikula i, dajući ih Natashi, koja je blistala i rumena od rođendana, odmah se okrenula od nje i okrenula prema Pierreu.
– Eh, eh! ljubazan! dođi ovamo”, rekla je podrugljivo tihim i tankim glasom. - Hajde, draga moja...
I zasukala rukave prijeteći još više.
Pierre je prišao, naivno je gledajući kroz naočale.
"Dođi, dođi, draga!" Ja sam tvomu ocu sam istinu rekao, kad se je zatekao, a onda ti Bog zapovijeda.
Zastala je. Svi su šutjeli, čekajući što će se dogoditi i osjećajući da postoji samo predgovor.
- Dobro, ništa za reći! bravo momče!... Otac leži na postelji, a on se zabavlja, stavlja novčić na medvjeda na konju. Sram te bilo, tata, sram te bilo! Bolje ići u rat.
Okrenula se i pružila ruku grofu, koji se jedva suzdržao od smijeha.
- Dobro, dobro, za stol, imam čaj, je li vrijeme? reče Marija Dmitrijevna.
Grof je pošao naprijed s Marjom Dmitrijevnom; zatim grofica, koju je vodio husarski pukovnik, prava osoba s kojom je Nikolaj trebao sustići puk. Anna Mikhailovna je sa Shinshin. Berg je pružio ruku Veri. Nasmiješena Julie Karagina otišla je s Nikolajem do stola. Iza njih dolazili su drugi parovi koji su se protezali preko dvorane, a iza njih sasvim sami, djeca, učitelji i guvernante. Konobari su se uskomešali, stolice su zazveckale, glazba je zasvirala u korovima, a gosti su se smjestili. Zvukove grofove kućne glazbe zamijenili su zvuci noževa i vilica, glasovi gostiju, tihi koraci konobara.
Na jednom kraju stola na čelu je sjedila grofica. S desne strane Marija Dmitrijevna, s lijeve Ana Mihajlovna i drugi gosti. Na drugom kraju sjedio je grof, s lijeve husarski pukovnik, s desne Shinshin i drugi muški gosti. S jedne strane dugog stola starija omladina: Vera pokraj Berga, Pierre pokraj Borisa; s druge strane, djeca, učitelji i guvernante. Iza kristala, boca i vaza s voćem grof je bacio pogled na svoju ženu i njenu visoku kapu s plavim vrpcama i marljivo točio vino svojim susjedima, ne zaboravljajući ni sebe. Grofica je, također, zbog ananasa, ne zaboravljajući svoje dužnosti domaćice, bacila značajne poglede na svog muža, čija se ćelava glava i lice, činilo joj se, oštro odudaraju crvenilom od sijede kose. Začulo se redovito brbljanje na kraju dama; čuli su se sve glasniji glasovi na mužjaku, osobito husarskom pukovniku, koji je toliko jeo i pio, sve se više crvenio da ga je grof već stavio za primjer drugim gostima. Berg je s blagim osmijehom govorio Veri o tome da je ljubav osjećaj ne zemaljski, već nebeski. Boris je pozvao svog novog prijatelja Pierrea goste koji su bili za stolom i razmijenili poglede s Natashom, koja je sjedila nasuprot njemu. Pierre je malo govorio, gledao nova lica i puno jeo. Počevši od dvije juhe, od kojih je izabrao a la tortue, [kornjaču,] i kulebyaki, pa do tetrijeba, nije propustio nijedno jelo i nijedno vino, koje je batler u boci umotanoj u ubrus misteriozno zalijepio iza ramena svog susjeda, govoreći ili “drey madeira, ili mađarsko, ili rajnsko vino. Zamijenio je prvu od četiri kristalne čaše s grofovim monogramom, koje su stajale ispred svake sprave, i pio s užitkom, gledajući sve ugodnije u goste. Nataša, koja je sjedila nasuprot njemu, pogledala je Borisa, kao što djevojke od trinaest godina gledaju dečka s kojim su se upravo prvi put poljubile i u kojeg su zaljubljene. Taj isti njezin pogled ponekad se okretao prema Pierreu, a pod pogledom te smiješne, živahne djevojke i on se htio nasmijati, ne znajući zašto.
Nikolaj je sjedio daleko od Sonje, pored Julije Karagine, i opet joj je, s istim nehotičnim smiješkom, nešto govorio. Sonya se veličanstveno nasmiješila, ali očito ju je mučila ljubomora: problijedila je, zatim pocrvenjela i iz sve snage slušala što Nikolaj i Julie govore jedno drugom. Guvernanta se s nelagodom osvrnula oko sebe, kao da se sprema na odboj, ako netko pomisli uvrijediti djecu. Učitelj njemačkog pokušao je zapamtiti kategorije hrane, slastica i vina kako bi sve potanko opisao u pismu svojoj obitelji u Njemačkoj, a jako ga je uvrijedilo što ga je batler s bocom omotanom u salvetu okružio. mu. Nijemac se namrštio, pokušao pokazati da ne želi primiti ovo vino, ali se uvrijedio jer nitko nije htio shvatiti da mu vino treba ne da bi utažio žeđ, ne iz pohlepe, nego iz savjesne radoznalosti.

Na muškom dijelu stola razgovor je postajao sve življi. Pukovnik je rekao da je manifest o objavi rata već objavljen u Petersburgu i da je primjerak, koji je on sam vidio, sada dostavljen kurirom vrhovnom zapovjedniku.

Prema boyleov zakon- marriotte, pri konstantnoj temperaturi volumen plin obrnuto proporcionalan pritisku.

To znači da se s povećanjem tlaka na plin njegov volumen smanjuje i obrnuto. Za stalnu količinu plina Boyleov zakon - Mariotte može se protumačiti i na sljedeći način: pri konstantnoj temperaturi, umnožak tlaka i volumena je konstantna vrijednost. Ovo se izražava kao formula:

P x V \u003d K, gdje je P apsolutni tlak, V je volumen; K je konstanta.

Ako se P i V mijenjaju, tada je P 1 x V 1 \u003d K i P 2 x V 2 \u003d K.

Kombiniranje dviju jednadžbi dat će P 1 x V 1 = P 2 x V 2 .

Ako se fiksna količina plina pumpa u kruti spremnik, kao što je spremnik za ronjenje, tada će, budući da volumen spremnika ostaje nepromijenjen, odrediti tlak plina unutar njega. Ako ista količina plina ispuni elastičnu posudu, npr. balon. širit će se sve dok se tlak plina u njemu ne izjednači s tlakom okoline. U ovom slučaju tlak određuje volumen spremnika.

Učinak povećanja pritiska s dubinom ronjenje na primjeru plastične boce. Povećanjem tlaka plina smanjuje se njegov volumen i obrnuto.

Na razini mora tlak je 1 bar. Na dubini od 10 metara tlak se udvostručuje na 2 bara, a zatim se povećava za 1 bar za svakih 10 metara uranjanja. Zamislite okrenutu staklenu bocu bez čepa, sa zrakom unutra. Kada se boca uroni na dubinu od 10 metara, gdje je pritisak 2 bara. zrak unutar njega bit će komprimiran na pola svog izvornog volumena. Na dubini od 20 metara tlak će biti 3 bara. a zrak će biti komprimiran na trećinu svog prvobitnog volumena. Na dubini od 30 metara, gdje tlak raste do 4 bara. volumen zraka bit će samo četvrtina izvornog.

Ako a pritisak i volumen plina su obrnuto proporcionalni, tlak i gustoća su izravno proporcionalni. Kako se tlak plina povećava, a njegov volumen smanjuje, udaljenost između molekula plina se smanjuje, a plin postaje gušći. Pri dvostruko većem tlaku od atmosferskog, određeni volumen plina dvostruko je gušći od zraka blizu površine vode, itd. Stoga, na dubini, ronioci brže troše raspoloživu zalihu zraka. Potpuni udah zraka pri tlaku dvostrukom od atmosferskog sadrži dvostruko više molekula zraka nego zrak na površini. Dakle, pri tlaku od 3 atmosfere, balon će trajati samo trećinu vremena tijekom kojeg bi osoba mogla koristiti ovaj balon na površini.

ronilac mora udisati zrak, čiji je tlak jednak tlaku okolnog vodenog okoliša. Tek tada će, bez obzira na dubinu uranjanja, biti osigurano širenje zraka do normalnog volumena pluća. Regulator zraka je sustav ventila koji smanjuje tlak komprimiranog zraka u cilindru na tlak vode u razini pluća ronioca. ronioci ne žele trošiti zrak u svom spremniku, pa je regulator tako dizajniran. za dovod zraka samo kada je to potrebno. Otuda drugi naziv - "ventil potražnje". odnosno ventil koji radi na zahtjev.

Na svakom uranjanje ronioci nositi različite dijelove opreme koji sadrže plin, uključujući uređaje za kontrolu plovnosti, cilindre, maske, mokra i suha neoprenska odijela za vodu izrađena od materijala koji sadrži sitne mjehuriće zraka. Naše tijelo također ima šupljine ispunjene plinom: sinusi, uši. želuca i pluća. S izuzetkom krutih cilindara, sve šupljine ispunjene plinom skupljaju se pri spuštanju i šire pri izronu. Prilikom izrona na površinu, ronioci moraju osloboditi zrak koji se širi u plućima, izjednačiti tlak u ušima i sinusima kako bi izbjegli bol i oštećenje tkiva, što se naziva barotrauma. (Ovo se ne odnosi na dekompresijska zaustavljanja - ona su posebna tema.)

Smatra se da je širenje plinova u tijelu ronioca posebno intenzivno u zadnjih 10 metara izrona, zbog čega se u ovoj fazi treba dizati polako, postupno izdišući zrak.

Sastav morske vode

Među kemijskim spojevima koji daju morska voda u njegovom slanom okusu dominira kuhinjska sol (natrijev klorid). U prosjeku, morska voda sadrži oko 3% soli, iako ta brojka može varirati od 1% u polarnim morima do 5% u zatvorenim morima, poput Sredozemnog i Crvenog. Sol dobivena isparavanjem morske vode sastoji se od 77,76% natrijevog klorida, 10,88% magnezijevog klorida, 4,74% magnezijevog sulfata, 3,60% kalcijevog sulfata, 2 46% od kalijevog klorida, 0,22% od magnezijevog bromida i 0,34% od kalcijevog karbonata.

Osnovne zakonitosti idealnih plinova koriste se u tehničkoj termodinamici za rješavanje niza inženjerskih i tehničkih problema u procesu izrade projektne i tehnološke dokumentacije za zrakoplovnu opremu, zrakoplovne motore; njihovu proizvodnju i rad.

Ti su zakoni izvorno dobiveni eksperimentalno. Naknadno su izvedeni iz molekularno-kinetičke teorije o građi tijela.

Boyleov zakon - Mariotte utvrđuje ovisnost volumena idealnog plina o tlaku pri stalnoj temperaturi. Tu je ovisnost izveo engleski kemičar i fizičar R. Boyle 1662. godine mnogo prije pojave kinetičke teorije plina. Bez obzira na Boylea 1676., isti je zakon otkrio E. Mariotte. Zakon Roberta Boylea (1627. - 1691.), engleskog kemičara i fizičara koji je uspostavio ovaj zakon 1662. godine, i Edmea Mariottea (1620. - 1684.), francuskog fizičara koji je ustanovio ovaj zakon 1676. godine: umnožak volumena dane mase idealnog plina i njegovog tlaka je konstantan pri konstantnoj temperaturi ili.

Zakon se zove Boyle-Mariotte i to kaže pri konstantnoj temperaturi tlak plina je obrnuto proporcionalan njegovom volumenu.

Neka pri konstantnoj temperaturi određene mase plina imamo:

V 1 - volumen plina pri tlaku R 1 ;

V 2 - volumen plina pri tlaku R 2 .

Onda, po zakonu, možemo pisati

Zamjenjujući u ovu jednadžbu vrijednost specifičnog volumena i uzimajući masu ovog plina t= 1kg, dobivamo

str 1 v 1 =str 2 v 2 ili pv= konst .(5)

Gustoća plina je recipročna vrijednost njegovog specifičnog volumena:

tada jednadžba (4) poprima oblik

tj. Gustoće plinova izravno su proporcionalne njihovim apsolutnim tlakovima. Jednadžba (5) se može smatrati novim izrazom Boyle-Mariotteovog zakona, koji se može formulirati na sljedeći način: umnožak tlaka i specifičnog volumena određene mase istog idealnog plina za njegova različita stanja, ali pri istoj temperaturi, konstantna je vrijednost.

Taj se zakon lako može dobiti iz osnovne jednadžbe kinetičke teorije plinova. Zamijenivši u jednadžbi (2) broj molekula po jedinici volumena omjerom N/V (V je volumen dane mase plina, N je broj molekula u volumenu) dobivamo

Budući da za određenu masu plina količine N i β konstantnoj, zatim na konstantnoj temperaturi T=konst za proizvoljnu količinu plina Boyle-Mariotteova jednadžba će imati oblik

pV = konst, (7)

a za 1 kg plina

pv = konst.

Grafički prikazati u koordinatnom sustavu R – v promjena agregatnog stanja plina.

Na primjer, tlak zadane mase plina volumena 1 m 3 je 98 kPa, tada pomoću jednadžbe (7) određujemo tlak plina volumena 2 m 3

Nastavljajući izračune, dobivamo sljedeće podatke: V(m3) je jednak 1; 2; 3; četiri; 5; 6; odnosno R(kPa) jednako 98; 49; 32.7; 24,5; 19.6; 16.3. Na temelju tih podataka gradimo graf (slika 1).

Riža. 1. Ovisnost tlaka idealnog plina o volumenu pri

stalna temperatura

Rezultirajuća krivulja je hiperbola, dobivena pri konstantnoj temperaturi, naziva se izoterma, a proces koji se odvija pri konstantnoj temperaturi naziva se izoterma. Boyle-Mariotteov zakon je približan i pri vrlo visokim tlakovima i niskim temperaturama neprihvatljiv je za proračune toplinske tehnike.

Gay–L u s s a ka zakon određuje ovisnost volumena idealnog plina o temperaturi pri konstantnom tlaku. (Zakon Josepha Louisa Gay-Lussaca (1778. - 1850.), francuskog kemičara i fizičara koji je prvi uspostavio ovaj zakon 1802. godine: volumen dane mase idealnog plina pri stalnom tlaku raste linearno s porastom temperature, to je , gdje je specifični volumen; β je koeficijent ekspanzije volumena jednak 1/273,16 po 1 o C.) Zakon je 1802. godine eksperimentalno uspostavio francuski fizičar i kemičar Joseph Louis Gay-Lussac, čije ime je nazvano. Eksperimentalno istražujući toplinsko širenje plinova, Gay-Lussac je otkrio da se pri konstantnom tlaku volumeni svih plinova gotovo jednako povećavaju kada se zagrijavaju, tj. s porastom temperature za 1 ° C, povećava se volumen određene mase plina. za 1/273 volumena koji je ovaj plin zauzimao pri 0°C.

Povećanje volumena tijekom zagrijavanja za 1 ° C za istu vrijednost nije slučajno, već je, takoreći, posljedica Boyle-Mariotteovog zakona. Prvo se plin zagrijava pri konstantnom volumenu za 1 ° C, njegov tlak se povećava za 1/273 od početnog. Zatim se plin pri konstantnoj temperaturi širi, a tlak mu se smanjuje na početni, a volumen se povećava za isti faktor. Označavajući volumen određene mase plina pri 0°C kroz V 0 , a na temperaturi t°C kroz V t Napišimo zakon na sljedeći način:

Gay-Lussacov zakon može se prikazati i grafički.

Riža. 2. Ovisnost volumena idealnog plina o temperaturi pri konstanti

pritisak

Korištenjem jednadžbe (8) i pretpostavkom da je temperatura 0°C, 273°C, 546°C, izračunavamo volumen plina, redom, V 0 , 2V 0 , 3V 0 . Nacrtajmo temperature plinova na apscisnu os u nekom uvjetnom mjerilu (slika 2), a na os ordinata volumene plina koji odgovaraju tim temperaturama. Spajanjem dobivenih točaka na grafu dobivamo ravnu liniju koja je graf ovisnosti volumena idealnog plina o temperaturi pri konstantnom tlaku. Takva se linija naziva izobara, a proces se odvija pri konstantnom tlaku - izobarni.

Okrenimo se još jednom grafu promjene volumena plina od temperature. Nastavimo ravnu liniju do sjecišta, s x-osi. Točka presjeka će odgovarati apsolutnoj nuli.

Pretpostavimo da je u jednadžbi (8) vrijednost V t= 0, tada imamo:

ali budući da V 0 ≠ 0, dakle, odakle t= – 273°C. Ali - 273°C=0K, što je trebalo dokazati.

Gay-Lussacovu jednadžbu predstavljamo u obliku:

Sjećajući se da je 273+ t=T, i 273 K \u003d 0 ° C, dobivamo:

Zamjenom u jednadžbu (9) vrijednosti specifičnog volumena i uzimanje t\u003d 1 kg, dobivamo:

Relacija (10) izražava Gay-Lussacov zakon koji se može formulirati na sljedeći način: pri konstantnom tlaku, specifični volumeni identičnih masa istog idealnog plina izravno su proporcionalni njegovim apsolutnim temperaturama. Kao što se može vidjeti iz jednadžbe (10), Gay-Lussacov zakon kaže da da je kvocijent dijeljenja specifičnog volumena dane mase plina s njegovom apsolutnom temperaturom konstantna vrijednost pri danom konstantnom tlaku.

Jednadžba koja izražava Gay-Lussacov zakon, općenito, ima oblik

a može se dobiti iz osnovne jednadžbe kinetičke teorije plinova. Jednadžba (6) može se prikazati kao

na str=konst dobivamo jednadžbu (11). Gay-Lussacov zakon se široko koristi u inženjerstvu. Dakle, na temelju zakona o volumetrijskom širenju plinova izgrađen je idealan plinski termometar za mjerenje temperatura u rasponu od 1 do 1400 K.

Charlesov zakon utvrđuje ovisnost tlaka određene mase plina o temperaturi pri stalnom volumenu. tlak idealnog plina stalne mase i volumena linearno raste pri zagrijavanju, odnosno gdje R o - tlak pri t= 0°C.

Charles je utvrdio da pri zagrijavanju u stalnom volumenu tlak svih plinova raste gotovo jednako, tj. kada temperatura poraste za 1°C, tlak bilo kojeg plina poraste točno za 1/273 tlaka koji je ta masa plina imala na 0°C. Označimo tlak određene mase plina u posudi pri 0°C kroz R 0 , a na temperaturi t° kroz str t . Pri porastu temperature za 1°C tlak se poveća za, a pri porastu temperature za t°Cpritisak raste za. tlak pri temperaturi t°C jednako početnom plus porastu tlaka ili

Formula (12) vam omogućuje izračunavanje tlaka na bilo kojoj temperaturi ako je poznat tlak na 0°C. U inženjerskim proračunima često se koristi jednadžba (Charlesov zakon) koja se lako dobiva iz relacije (12).

Jer, i 273 + t = T odnosno 273 K = 0°C = T 0

Pri konstantnom specifičnom volumenu, apsolutni tlakovi idealnog plina izravno su proporcionalni apsolutnim temperaturama. Zamjenom srednjih članova proporcije dobivamo

Jednadžba (14) je izraz Charlesovog zakona u općem obliku. Ova se jednadžba može lako izvesti iz formule (6)

Na V=konst dobivamo opću jednadžbu Charlesova zakona (14).

Za konstruiranje grafa ovisnosti zadane mase plina o temperaturi pri konstantnom volumenu koristimo se jednadžbom (13). Neka je npr. pri temperaturi 273 K=0°C tlak određene mase plina 98 kPa. Prema jednadžbi, tlak na temperaturi od 373, 473, 573 ° C, redom, bit će 137 kPa (1,4 kgf / cm 2), 172 kPa (1,76 kgf / cm 2), 207 kPa (2,12 kgf / cm 2). Na temelju tih podataka gradimo graf (slika 3). Rezultirajuća ravna linija naziva se izohorom, a proces koji se odvija pri konstantnom volumenu naziva se izohorom.

Riža. 3. Ovisnost tlaka plina o temperaturi pri konstantnom volumenu

Boyleov zakon – Mariotte

Boyleov zakon - Mariotte- jedan od temeljnih zakona o plinu, koji je 1662. godine otkrio Robert Boyle, a nezavisno ponovno otkrio Edme Mariotte 1676. godine. Opisuje ponašanje plina u izotermnom procesu. Zakon je posljedica Clapeyronove jednadžbe.

1 Tekst
2 Posljedice
3 Vidi također
4 Bilješke
5 Književnost

Izbor riječi

Boyleov zakon - Mariotte je sljedeći:

Pri konstantnoj temperaturi i masi plina, umnožak tlaka plina i njegovog volumena je konstantan.

U matematičkom obliku, ova izjava je zapisana kao formula

gdje je tlak plina; je volumen plina i konstantna je vrijednost pod navedenim uvjetima. Općenito, vrijednost je određena kemijskom prirodom, masom i temperaturom plina.

Očito, ako indeks 1 označava količine koje se odnose na početno stanje plina, a indeks 2 - na konačno stanje, tada se gornja formula može napisati kao

. Iz rečenog i gornjih formula slijedi oblik ovisnosti tlaka plina o njegovom volumenu u izotermnom procesu:

Ova ovisnost je još jedan, ekvivalentan prvom, izraz sadržaja Boyle-Mariotteovog zakona. Ona to misli

Tlak određene mase plina pri stalnoj temperaturi obrnuto je razmjeran njegovom volumenu.

Tada se odnos između početnog i konačnog stanja plina koji sudjeluje u izotermnom procesu može izraziti kao:

Treba napomenuti da primjenjivost ove i gornje formule, koja međusobno povezuje početni i završni tlak i volumen plina, nije ograničena na slučaj izotermnih procesa. Formule ostaju važeće čak iu onim slučajevima kada se temperatura tijekom procesa mijenja, ali kao rezultat procesa konačna temperatura je jednaka početnoj.

Boyleov zakon - Mariotte, Charlesov zakon i Gay-Lussacov zakon, dopunjen Avogadrovim zakonom, dovoljna su osnova za dobivanje jednadžbe stanja idealnog plina.

Posljedice

U izotermnom procesu, tlak plina mijenja se izravno proporcionalno njegovoj gustoći.

Poznato je da se kompresibilnost, odnosno sposobnost plina da mijenja svoj volumen pod tlakom, karakterizira faktorom kompresibilnosti. U slučaju izotermnog procesa govori se o izotermnom koeficijentu stlačivosti koji se određuje formulom

gdje indeks T znači da je parcijalna derivacija uzeta pri konstantnoj temperaturi. Zamjenom u ovu formulu izraza za odnos između tlaka i volumena iz Boyle-Mariotteovog zakona, dobivamo:

Dakle, dolazimo do zaključka:

Izotermni koeficijent stlačivosti idealnog plina jednak je recipročnoj vrijednosti njegova tlaka.

vidi također

Gay-Lussacov zakon
Charlesov zakon
Avogadrov zakon
Idealan plin
Jednadžba stanja idealnog plina

Bilješke

Boyle - Mariotteov zakon // Physical Encyclopedia / Ch. izd. A. M. Prohorov. - M.: Sovjetska enciklopedija, 1988. - T. 1. - S. 221-222. - 704 str. - 100.000 primjeraka.
Sivukhin DV Opći tečaj fizike. - M.: Fizmatlit, 2005. - T. II. Termodinamika i molekularna fizika. - S. 21-22. - 544 str. - ISBN 5-9221-0601-5.
1 2 Osnovni udžbenik fizike / Ed. G. S. Landsberg. - M.: Nauka, 1985. - T. I. Mehanika. Toplina. Molekularna fizika. - S. 430. - 608 str.
1 2 3 Kikoin A.K., Kikoin I.K. Molekularna fizika. - M.: Nauka, 1976. - S. 35-36.
Pri konstantnoj masi.
Livshits L. D. Stlačivost // Physical Encyclopedia / Ch. izd. A. M. Prohorov. - M.: Velika ruska enciklopedija, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 str. - 40.000 primjeraka.
ISBN 5-85270-087-8.

Književnost

Petrushevsky F. F. Boyle-Mariotteov zakon // Enciklopedijski rječnik Brockhausa i Efrona: u 86 svezaka (82 sveska i 4 dodatna). - Sankt Peterburg, 1890-1907.

Boyleov zakon - informacije o Mariotteu

Boyleov zakon – Mariotte

Boyleov zakon – Mariotte
Boyleov zakon – Mariotte Gledate predmet
Boyleov zakon - Marriotte što, Boyleov zakon - Marriott tko, Boyleov zakon - Marriotte opis

U ovom članku i videu nalaze se izvatci iz wikipedije

Naša stranica ima sustav u funkciji tražilice. Iznad: "što ste tražili?" možete tražiti sve u sustavu s okvirom. Dobrodošli u našu jednostavnu, modernu i brzu tražilicu koju smo pripremili kako bismo vam pružili najtočnije i najnovije informacije.

Tražilica dizajnirana za vas, isporučuje vam najažurnije i točne informacije s jednostavnim dizajnom i brzim radom. Na našoj web stranici možete pronaći gotovo sve informacije koje tražite.

Trenutno služimo samo na engleskom, turskom, ruskom, ukrajinskom, kazaškom i bjeloruskom jeziku.
Novi jezici bit će dodani u sustav vrlo brzo.

Život poznatih ljudi pruža vam informacije, slike i video zapise o stotinama tema kao što su političari, vladini likovi, liječnici, internetske stranice, biljke, tehnološka vozila, automobili itd.

Boyle-Mariotteov zakon

Kvantitativni odnos između volumena i tlaka plina prvi je utvrdio Robert Boyle 1662. godine. * Boyle-Mariotteov zakon kaže da je pri konstantnoj temperaturi volumen plina obrnuto proporcionalan njegovom tlaku.

Ovaj se zakon primjenjuje na bilo koju fiksnu količinu plina. Kao što se može vidjeti sa sl. 3.2, njegov grafički prikaz može biti drugačiji. Grafikon lijevo pokazuje da je pri niskom tlaku volumen fiksne količine plina velik.

Volumen plina se smanjuje kako se njegov tlak povećava. Matematički, ovo se piše ovako:

Međutim, Boyle-Mariotteov zakon se obično piše u obliku

Takav zapis omogućuje, na primjer, poznavanje početnog volumena plina V1 i njegovog tlaka p za izračunavanje tlaka p2 u novom volumenu V2.

Gay-Lussacov zakon (Charlesov zakon)

Godine 1787. Charles je pokazao da se pri stalnom tlaku volumen plina mijenja (proporcionalno njegovoj temperaturi. Ta je ovisnost prikazana u grafičkom obliku na slici 3.3, iz koje se vidi da je volumen plina linearno povezan s U matematičkom obliku, ova se ovisnost izražava na sljedeći način:

Charlesov zakon se često piše u drugačijem obliku:

V1IT1 = V2T1(2)

Charlesov zakon poboljšao je J. Gay-Lussac, koji je 1802. ustanovio da se volumen plina, kada mu se temperatura promijeni za 1°C, promijeni za 1/273 volumena koji je zauzimao na 0°C.

Slijedi da ako uzmemo proizvoljan volumen bilo kojeg plina na 0°C i pri konstantnom tlaku smanjimo njegovu temperaturu za 273°C, tada će konačni volumen biti jednak nuli. To odgovara temperaturi od -273°C ili 0 K. Ta se temperatura naziva apsolutna nula. Zapravo, to se ne može postići. Na sl.

Slika 3.3 pokazuje kako ekstrapolacija krivulja volumena plina u odnosu na temperaturu dovodi do nultog volumena na 0 K.

Apsolutna nula je, strogo govoreći, nedostižna. Međutim, u laboratorijskim uvjetima moguće je postići temperature koje se od apsolutne nule razlikuju samo za 0,001 K. Na takvim temperaturama praktički prestaju nasumična gibanja molekula. To rezultira nevjerojatnim svojstvima.

Na primjer, metali ohlađeni na temperature blizu apsolutne nule gotovo potpuno gube svoj električni otpor i postaju supravodljivi*. Primjer tvari s drugim neobičnim niskotemperaturnim svojstvima je helij.

Na temperaturama blizu apsolutne nule, helij gubi viskoznost i postaje superfluidan.

* Godine 1987. otkrivene su tvari (keramika sinterirana od oksida lantanidnih elemenata, barija i bakra) koje postaju supravodljive na relativno visokim temperaturama, reda veličine 100 K (-173 °C). Ovi "visokotemperaturni" supravodiči otvaraju velike izglede u tehnologiji.- Pribl. prev.

Glavni laboratorijska oprema je radna površina na kojoj se izvode svi eksperimentalni radovi.

Svaki laboratorij treba imati dobru ventilaciju. Potrebna je napa u kojoj se svi radovi izvode korištenjem smrdljivih ili otrovnih spojeva, kao i spaljivanjem organskih tvari u loncima.

U posebnoj napi, u kojoj se ne obavljaju radovi vezani uz grijanje, pohranjuju se hlapljive, štetne ili smrdljive tvari (tekući brom, koncentrirana dušična i klorovodična kiselina itd.).

), kao i zapaljive tvari (ugljikov disulfid, eter, benzen itd.).

Laboratoriju su potrebni vodovod, kanalizacija, tehnička struja, plinovod i bojleri. Također je poželjno imati dovod komprimiranog zraka, vakum vod, dovod tople vode i pare.

Ako nema posebnog napajanja, za pripremu tople vode koriste se bojleri raznih sustava.

Pomoću ovih aparata, grijanih strujom ili plinom, može se brzo dobiti mlaz vruće vode temperature od gotovo 100°C.

Laboratorij mora imati instalacije za destilaciju (odnosno demineralizaciju) vode, jer je nemoguće raditi u laboratoriju bez destilirane ili demineralizirane vode. U slučajevima kada je dobivanje destilirane vode teško ili nemoguće, koristi se komercijalna destilirana voda.

U blizini radnih stolova i sudopera moraju se nalaziti glinene posude zapremine 10-15 litara za cijeđenje nepotrebnih otopina, reagensa i sl., kao i košare za razbijeno staklo, papir i ostalo suho smeće.

Osim radnih stolova, laboratorij treba imati radni stol na kojem se odlažu sve bilježnice i bilješke, a po potrebi i naslovni stol. U blizini radnih stolova trebaju biti visoke stolice ili stolice.

Analitičke vage i instrumenti koji zahtijevaju stacionarnu instalaciju (elektrometrijske, optičke itd.) smješteni su u posebnoj prostoriji koja je povezana s laboratorijem, a za analitičke vage potrebno je dodijeliti posebnu prostoriju za vaganje. Poželjno je da prostorija za vaganje bude smještena s prozorima prema sjeveru. Ovo je važno jer vaga ne smije biti izložena sunčevoj svjetlosti (“Vage i vaganje”).

U laboratoriju morate imati i najpotrebniju literaturu, priručnike i udžbenike, jer se često tijekom rada javlja potreba za tonom ili drugim informacijama.

vidi također

stranica 3

Kemijsko stakleno posuđe koje se koristi u laboratorijima može se podijeliti u više skupina. Prema namjeni posuđe se može podijeliti na općenamjensko, namjensko i mjerice. Prema materijalu - za posuđe od običnog stakla, posebnog stakla, kvarca.

Grupi. predmeti opće namjene uključuju one predmete koji bi uvijek trebali biti u laboratorijima i bez kojih se većina poslova ne može izvesti. To su: epruvete, prosti lijevci za odjeljivanje, čaše, tikvice s ravnim dnom, kristalizatori, konusne tikvice (erlenmajerice), bunzenove tikvice, hladnjaci, retorte, tikvice za destiliranu vodu, čašice, slavine.

Skupina posebne namjene uključuje one predmete koji se koriste za bilo koju svrhu, na primjer: Kippov aparat, Sok-rallyjev aparat, Kjeldahlov aparat, refluksne tikvice, Wulffove tikvice, Tiščenkove tikvice, piknometri, hidrometri, Drexelovi tikvice, Kalijev aparat , tester ugljičnog dioksida, tikvice s okruglim dnom, posebni hladnjaci, tester molekularne težine, tester tališta i vrelišta, itd.

Odmjerni pribor uključuje: graduirane cilindre i čaše, pipete, birete i odmjerne tikvice.

Za početak predlažemo da pogledate sljedeći video, gdje se ukratko i lako razmatraju glavne vrste kemijskog staklenog posuđa.

vidi također:

Posuđe opće namjene

Epruvete (slika 18) su uske cilindrične posude sa zaobljenim dnom; dolaze u različitim veličinama i promjerima i od različitog stakla. Obične" laboratorijske epruvete izrađuju se od topljivog stakla, ali za posebne poslove, kada je potrebno zagrijavanje na visoke temperature, epruvete se izrađuju od vatrostalnog stakla ili kvarca.

Osim običnih, jednostavnih epruveta koriste se i graduirane i centrifugalne konične epruvete.

Epruvete koje se koriste čuvaju se u posebnim drvenim, plastičnim ili metalnim policama (slika 19).

Riža. 18. Obične i graduirane cijevi

Riža. 20. Dodavanje praškastih tvari u epruvetu.

Epruvete se uglavnom koriste za analitički ili mikrokemijski rad. Prilikom izvođenja reakcija u epruveti, reagensi se ne smiju koristiti u prevelikim količinama. Apsolutno je neprihvatljivo da se epruveta napuni do vrha.

Reakcija se provodi s malim količinama tvari; Dovoljna je 1/4 ili čak 1/8 kapaciteta epruvete. Ponekad je potrebno u epruvetu unijeti čvrstu tvar (praškove, kristale i sl.).

), za to se traka papira širine nešto manje od promjera epruvete presavije na pola po duljini i potrebna količina krutine se ulije u dobivenu lopaticu. Cjevčica se drži u lijevoj ruci, nagnuta vodoravno, a lopatica se uvlači u nju gotovo do dna (slika 20).

Zatim se epruveta postavi okomito, ali i lagano udari po njoj. Kada se sva krutina izlije, izvadite papirnatu lopaticu.

Za miješanje ulivenih reagensa epruvetu držite palcem i kažiprstom lijeve ruke na gornjem kraju i poduprite je srednjim prstom, a kažiprstom desne ruke udarajte po dnu epruvete. kosi udarac. To je dovoljno da se sadržaj dobro izmiješa.

Apsolutno je neprihvatljivo zatvoriti epruvetu prstom i protresti je u ovom obliku; u ovom slučaju ne samo da možete unijeti nešto strano u tekućinu u epruveti, već ponekad oštetiti kožu prsta, dobiti opekline itd.

Ako je epruveta više od pola puna tekućine, sadržaj se miješa staklenim štapićem.

Ako cijev treba zagrijati, treba je stegnuti u držač.

Kada se epruveta nestručno i jako zagrije, tekućina brzo proključa i prska iz nje, pa je treba pažljivo zagrijavati.Kada se počnu pojavljivati mjehurići, epruvetu treba odložiti i, držeći je ne na plamenu plamenika, ali blizu njega ili iznad njega, nastavite grijati toplim zrakom. Kad se zagrije, otvoreni kraj epruvete treba okrenuti od radnika i od susjeda na stolu.

Kada nije potrebno snažno zagrijavanje, bolje je spustiti epruvetu sa zagrijanom tekućinom u vruću vodu. Ako radite s malim epruvetama (za polu-mikroanalizu), tada se zagrijavaju samo u vrućoj vodi ulivenoj u staklenu čašu odgovarajuće veličine (kapacitet ne veći od 100 ml).

Lijevci koriste se za transfuziju - tekućine, za filtriranje itd. Kemijski lijevci se proizvode u različitim veličinama, gornji promjer im je 35, 55, 70, 100, 150, 200, 250 i 300 mm.

Obični lijevci imaju glatku unutarnju stijenku, ali se za ubrzanu filtraciju ponekad koriste lijevci s rebrastom unutarnjom površinom.

Filtarski lijevci uvijek imaju kut od 60° i odrezani dugi kraj.

Tijekom rada, lijevci se postavljaju ili u posebnom stalku ili u prstenu na konvencionalnom laboratorijskom stalku (slika 21).

Za filtriranje u čašu korisno je izraditi jednostavan držač za lijevak (slika 22).Za to se iz aluminijskog lima izreže traka duljine 70-80 lsh i širine 20 mm debljine oko 2 mm.

Na jednom od krajeva trake izbuši se rupa promjera 12-13 mm i traka se savije kako je prikazano na sl. 22, a. Kako popraviti lijevak na staklu prikazan je na sl. 22b.

Kada ulijevate tekućinu u bocu ili tikvicu, nemojte napuniti lijevak do ruba.

Ako je lijevak čvrsto pričvršćen za vrat posude u koju se ulijeva tekućina, tada je transfuzija otežana, jer se unutar posude stvara povećani tlak. Stoga je lijevak s vremena na vrijeme potrebno podići.

Još je bolje napraviti razmak između lijevka i grla posude tako da između njih umetnete, na primjer, komad papira. U tom slučaju morate paziti da brtva ne uđe u posudu. Preporučljivije je koristiti žičani trokut, koji možete sami napraviti.

Taj se trokut stavi na grlo posude i zatim se umetne lijevak.

Na grlu posuda nalaze se posebne gumene ili plastične mlaznice koje omogućuju komunikaciju između unutrašnjosti tikvice i vanjske atmosfere (slika 23).

Riža. 21. Ojačanje staklenog kemijskog lijevka

Riža. 22. Naprava za montažu lijevka na staklo, u tronožac.

Za analitički rad pri filtriranju bolje je koristiti analitičke lijevke (slika 24). Osobitost je ovih lijevaka u tome što imaju izduženi odrezani kraj, čiji je unutarnji promjer u gornjem dijelu manji nego u donjem dijelu; ovaj dizajn ubrzava filtriranje.

Osim toga, postoje analitički lijevci s rebrastom unutarnjom površinom koja podupire filtar, te sa sfernim proširenjem na mjestu gdje lijevak prelazi u cijev. Lijevci ovog dizajna ubrzavaju proces filtracije gotovo tri puta u usporedbi s konvencionalnim ljevcima.

Riža. 23. Mlaznice za grla boca. Riža. 24. Analitički lijevak.

Lijevci za odjeljivanje(Sl. 25) služi za odvajanje tekućina koje se ne miješaju (na primjer, vode i ulja). Cilindričnog su ili kruškolikog oblika iu većini slučajeva opremljeni čepom od brušenog stakla.

Na vrhu izlazne cijevi nalazi se slavina od brušenog stakla. Kapacitet lijevka za odjeljivanje je različit (od 50 ml do nekoliko litara), ovisno o kapacitetu mijenja se i debljina stijenke.

Što je manji kapacitet lijevka, to su njegove stijenke tanje, i obrnuto.

Tijekom rada lijevci za odjeljivanje, ovisno o kapacitetu i obliku, ojačavaju se na različite načine. Cilindrični lijevak malog kapaciteta može se jednostavno učvrstiti u podnožju. Veliki lijevci se postavljaju između dva prstena.

Donji dio cilindričnog lijevka trebao bi se oslanjati na prsten, čiji je promjer nešto manji od promjera lijevka, gornji prsten ima nešto veći promjer.

Ako lijevak oscilira, između prstena i lijevka treba staviti plutenu pločicu.

Kruškoliki lijevak za odjeljivanje pričvršćen je na prsten, vrat mu je stegnut nožicom. Lijevak se uvijek prvo učvrsti, a tek onda se u njega ulijevaju tekućine koje se odvajaju.

Lijevci za odvajanje (slika 26) razlikuju se od lijevka za odjeljivanje po tome što su lakši, tankih stijenki i

Riža. 25. Lijevci za odjeljivanje. riža. 26. Okapni lijevci.

U većini slučajeva s dugim krajem. Ovi lijevci se koriste u mnogim radovima, kada se tvar dodaje u reakcijsku masu u malim obrocima ili kap po kap. Stoga oni obično čine dio instrumenta. Lijevci se učvršćuju u grlu tikvice na tankom dijelu ili plutenim ili gumenim čepom.

Prije rada s lijevkom za odjeljivanje ili ispuštanjem, dio staklene slavine mora biti pažljivo podmazan vazelinom ili posebnim mazivom.

Time je moguće jednostavno i bez napora otvoriti slavinu, što je vrlo važno, jer ako se slavina čvrsto otvori, može se slomiti ili oštetiti cijeli uređaj prilikom otvaranja.

Lubrikant se mora nanositi vrlo tanko kako pri okretanju slavine ne bi ušlo u cijev lijevka ili unutar otvora slavine.

Za ravnomjerniji protok kapljica tekućine iz lijevka za kapanje i za praćenje brzine dovoda tekućine koriste se lijevci za kapanje s mlaznicom (slika 27). Takvi lijevci odmah nakon slavine imaju prošireni dio koji prelazi u cijev. Tekućina ulazi u ovu ekspanziju preko kratke cijevi kroz zapornu slavinu, a zatim u cijev lijevka.

Riža. 27. Lijevak za kapanje s mlaznicom

Riža. 28. Kemijska stakla.

Riža. 29. Ravni lijevak s mlaznicom

STAKLO 1 2 3

vidi također

Lekcija 25

Arhiva lekcija › Osnovni zakoni kemije

Lekcija 25 " Boyle-Mariotteov zakon» iz tečaja « Kemija za glupane» razmotriti zakon odnosa tlaka i volumena plina, kao i grafove tlaka prema volumenu i volumena prema tlaku. Dopustite mi da vas podsjetim da smo u prošloj lekciji "Tlak plina" ispitali uređaj i princip rada živinog barometra, a također definirali tlak i razmotrili njegove mjerne jedinice.

Robert Boyle(1627-1691), kojemu dugujemo prvu praktički ispravnu definiciju kemijskog elementa (o čemu ćemo saznati u 6. poglavlju), također se zanimao za pojave koje se događaju u posudama s razrijeđenim zrakom.

Izumom vakuumskih pumpi za ispumpavanje zraka iz zatvorenih posuda, skrenuo je pozornost na svojstvo poznato svakome tko je ikada napuhao komoru za nogometnu loptu ili pažljivo stisnuo balon: što je zrak u zatvorenoj posudi više komprimiran, to se više opire kompresiji .

Boyle je ovo svojstvo nazvao " elastičnost» zrak i izmjerio ga pomoću jednostavnog uređaja prikazanog na sl. 3.2, a i b.

Boyle je zatvorio nešto zraka živom na zatvorenom kraju zakrivljene cijevi (Sl. 3-2, a) i zatim komprimirao ovaj zrak, postupno dodajući živu na otvoreni kraj cijevi (Sl. 3-2, b).

Tlak koji doživljava zrak u zatvorenom dijelu cijevi jednak je zbroju atmosferskog tlaka i tlaka živinog stupca visine h (h je visina za koju razina žive na otvorenom kraju cijevi prelazi razina žive na zatvorenom kraju). Podaci mjerenja tlaka i volumena koje je dobio Boyle dati su u tablici. 3-1.

Iako Boyle nije poduzeo posebne mjere za održavanje konstantne temperature plina, čini se da se ona u njegovim pokusima samo neznatno promijenila. Međutim, Boyle je primijetio da toplina iz plamena svijeće uzrokuje značajne promjene u svojstvima zraka.

Analiza podataka o tlaku i volumenu zraka tijekom njegove kompresije

Tablica 3-1, koji sadrži Boyleove eksperimentalne podatke o odnosu između tlaka i volumena za atmosferski zrak, nalazi se ispod spojlera.

Nakon što istraživač dobije podatke slične onima danima u tablici. 3-1, pokušava pronaći matematičku jednadžbu koja povezuje dvije međusobno ovisne veličine koje je izmjerio.

Jedan od načina da dobijete takvu jednadžbu je grafički iscrtati različite potencije jedne veličine u odnosu na drugu, nadajući se da ćete dobiti pravolinijski grafikon.

Opća jednadžba ravne linije je:

gdje su x i y povezane varijable, a a i b konstantni brojevi. Ako je b nula, ravna linija prolazi kroz ishodište.

Na sl. 3-3 prikazuju različite načine grafičkog prikaza podataka za tlak P i volumen V, danih u tablici. 3-1.

Grafovi P u odnosu na 1/K i V u odnosu na 1/P su ravne linije koje prolaze kroz ishodište.

Grafik log P u odnosu na log V također je ravna linija s negativnim nagibom čiji je tangens kuta -1. Sva tri ova dijagrama vode do ekvivalentnih jednadžbi:

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

lg V \u003d lg a - lg P (3-3c)

Svaka od ovih jednadžbi jedna je od varijanti Boyle-Mariotteov zakon, koji se obično formulira na sljedeći način: za određeni broj molova plina, njegov je tlak proporcionalan njegovom volumenu, pod uvjetom da temperatura plina ostaje konstantna.

Usput, vjerojatno ste se pitali zašto se Boyle-Mariotteov zakon naziva dvostrukim imenom. To se dogodilo jer je ovaj zakon, neovisno o Robertu Boyleu, koji ga je otkrio 1662. godine, ponovno otkrio Edme Mariotte 1676. godine. To je to.

Kada je odnos između dviju mjerenih veličina jednostavan kao u ovom slučaju, može se utvrditi i numerički.

Ako se svaka vrijednost tlaka P pomnoži s odgovarajućom vrijednošću volumena V, lako je provjeriti da su svi produkti za dati uzorak plina pri konstantnoj temperaturi približno isti (vidi tablicu 3-1). Dakle, to se može napisati

Jednadžba (3-3g) opisuje hiperbolički odnos između vrijednosti P i V (vidi sl. 3-3, a). Kako bismo provjerili odgovara li graf ovisnosti P o V na temelju eksperimentalnih podataka doista hiperboli, konstruirat ćemo dodatni graf ovisnosti umnoška P V o P i uvjeriti se da je to vodoravna ravna linija (vidi sl. 3-3,e) .

Boyle je otkrio da je za danu količinu bilo kojeg plina pri konstantnoj temperaturi odnos između tlaka P i volumena V sasvim zadovoljavajuće opisan relacijom

P V = const (pri konstanti T i n) (3-4)

Formula iz Boyle-Mariotteovog zakona

Za usporedbu volumena i tlakova istog uzorka plina pod različitim uvjetima (ali pri konstantnoj temperaturi), prikladno je prikazati boyle-mariotte zakon u sljedećoj formuli:

gdje indeksi 1 i 2 odgovaraju dvama različitim uvjetima.

Primjer 4 Plastične vrećice s hranom isporučene na visoravan Colorado (vidi Primjer 3) često pucaju jer se zrak u njima širi dok se diže od razine mora do visine od 2500 m u uvjetima smanjenog atmosferskog tlaka.

Ako pretpostavimo da se unutar vrećice nalazi 100 cm3 zraka pri atmosferskom tlaku koji odgovara razini mora, koliki bi volumen taj zrak trebao zauzimati pri istoj temperaturi na visoravni Colorado? (Pretpostavimo da se naborane vrećice koriste za isporuku proizvoda koji ne ograničavaju širenje zraka; podatke koji nedostaju treba uzeti iz primjera 3.)

Riješenje
Koristit ćemo Boyleov zakon u obliku jednadžbe (3-5), gdje će se indeks 1 odnositi na uvjete na razini mora, a indeks 2 na uvjete na nadmorskoj visini od 2500 m. Tada treba izračunati P1 = 1.000 atm, V1 = 100 cm3, P2 = 0,750 atm, te V2. Tako,