กฎการหายใจของบอยล์ - มาริออตต์ กฎหมายแก๊ส นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎของบอยล์ แมริออท

ตอนนี้เรามาศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับคำถามที่ว่าความดันของมวลก๊าซเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรหากอุณหภูมิยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและมีเพียงปริมาตรของก๊าซเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง เราค้นพบแล้วว่าอะไร ไอโซเทอร์มอลกระบวนการดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่ว่าอุณหภูมิของวัตถุรอบ ๆ ก๊าซคงที่ และปริมาตรของก๊าซเปลี่ยนแปลงช้ามากจนอุณหภูมิของก๊าซในขณะใด ๆ ของกระบวนการไม่แตกต่างจากอุณหภูมิของรอบข้าง ร่างกาย ดังนั้นเราจึงตั้งคำถามว่า ปริมาตรและความดันสัมพันธ์กันอย่างไรระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของอุณหภูมิในก๊าซ? ประสบการณ์ประจำวันสอนเราว่าเมื่อปริมาตรของมวลก๊าซลดลง ความดันของก๊าซจะเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง ได้แก่ การเพิ่มความยืดหยุ่นเมื่อสูบลมลูกฟุตบอล จักรยาน หรือยางรถยนต์ คำถามเกิดขึ้น: ความดันของก๊าซจะเพิ่มขึ้นอย่างไรเมื่อปริมาตรลดลงหากอุณหภูมิของก๊าซยังคงไม่เปลี่ยนแปลง?

คำตอบสำหรับคำถามนี้มาจากการศึกษาในศตวรรษที่ 17 โดยนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ Robert Boyle (1627-1691) และนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Edem Mariotte (1620-1684)

การทดลองที่สร้างความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและความดันของก๊าซสามารถทำซ้ำได้: บนขาตั้งแนวตั้ง , พร้อมดิวิชั่น มีหลอดแก้ว แต่และ ที่,ต่อด้วยท่อยาง C. ปรอทถูกเทลงในหลอด Tube B เปิดอยู่ด้านบน หลอด A มีก๊อกปิดน้ำ ให้เราปิด faucet นี้เพื่อล็อคมวลอากาศในท่อ แต่.ตราบใดที่เราไม่ขยับท่อ ระดับปรอทในท่อทั้งสองจะเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าความดันของอากาศที่ติดอยู่ในท่อ แต่,เช่นเดียวกับความกดอากาศแวดล้อม

ตอนนี้เราค่อยหยิบโทรศัพท์ขึ้นมา ที่. เราจะเห็นว่าปรอทในหลอดทั้งสองจะเพิ่มขึ้นแต่ไม่เหมือนกัน : ในหลอด ที่ระดับปรอทจะสูงกว่าระดับ A เสมอ อย่างไรก็ตาม หากท่อ B ลดลง ระดับปรอทในเข่าทั้งสองจะลดลง แต่ในท่อ ที่ลดลงมากกว่า แต่.ปริมาณอากาศที่ติดอยู่ในท่อ แต่,นับได้จากส่วนของท่อ แต่.ความดันของอากาศนี้จะแตกต่างจากความดันบรรยากาศตามปริมาณความดันของคอลัมน์ปรอทซึ่งความสูงเท่ากับความแตกต่างระหว่างระดับของปรอทในหลอด A และ B ใน รับโทรศัพท์ ที่ความดันของคอลัมน์ปรอทถูกเพิ่มเข้ากับความดันบรรยากาศ ปริมาณอากาศใน A ลดลง เมื่อวางท่อ ที่ระดับปรอทในนั้นต่ำกว่าใน A และความดันของคอลัมน์ปรอทจะถูกลบออกจากความดันบรรยากาศ ปริมาณอากาศใน A

เพิ่มขึ้นตามไปด้วย การเปรียบเทียบค่าความดันและปริมาตรของอากาศที่ถูกล็อกไว้ในท่อ A ที่ได้รับในลักษณะนี้ เราจะมั่นใจได้ว่าเมื่อปริมาตรของมวลอากาศเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนเท่าๆ กัน ความดันจะลดลงตามจำนวนที่เท่ากัน และในทางกลับกัน. อุณหภูมิของอากาศในท่อระหว่างการทดลองของเราถือได้ว่าไม่เปลี่ยนแปลง การทดลองที่คล้ายกันสามารถทำได้กับก๊าซอื่น ๆ ผลลัพธ์ก็เหมือนกัน ดังนั้น

ความดันของมวลก๊าซที่อุณหภูมิคงที่นั้นจะแปรผกผันกับปริมาตรของแก๊ส (กฎของบอยล์-มาริออตต์)สำหรับก๊าซที่หายาก กฎหมาย Boyle-Mariotte เป็นที่พอใจในระดับสูง

ความแม่นยำ. สำหรับก๊าซที่ถูกบีบอัดหรือเย็นตัวสูง จะพบความเบี่ยงเบนที่เห็นได้ชัดเจนจากกฎหมายนี้ สูตรแสดงกฎหมายบอยล์-มาริออตต์

คำแถลงของกฎของบอยล์ - Mariotte มีดังนี้:

ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ ข้อความนี้เขียนเป็นสูตร

$พีวี=ซี,$

ที่ไหน $พี$ - แรงดันแก๊ส $วี$ คือปริมาตรของก๊าซ และ $ค$ - ค่าคงที่ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยทั่วไปค่า $ค$ กำหนดโดยลักษณะทางเคมี มวล และอุณหภูมิของก๊าซ

เห็นได้ชัดว่าถ้าดัชนี 1 กำหนดปริมาณที่เกี่ยวข้องกับสถานะเริ่มต้นของก๊าซและดัชนี 2 - ถึงอันสุดท้ายจากนั้นสูตรข้างต้นสามารถเขียนในรูปแบบ

$p_1 V_1 = p_2 V_2$ .

จากที่กล่าวและสูตรข้างต้น รูปแบบของความขึ้นต่อแรงดันแก๊สต่อปริมาตรในกระบวนการไอโซเทอร์มอลมีดังนี้

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

การพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นอีกนัยหนึ่งซึ่งเทียบเท่ากับการแสดงออกครั้งแรกของเนื้อหาของกฎหมาย Boyle-Mariotte เธอหมายความว่า

ความดันของมวลก๊าซที่อุณหภูมิคงที่นั้นจะแปรผกผันกับปริมาตรของมัน

จากนั้นความสัมพันธ์ระหว่างสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของก๊าซที่มีส่วนร่วมในกระบวนการไอโซเทอร์มอลสามารถแสดงเป็น:

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

ควรสังเกตว่าการบังคับใช้ของสูตรนี้และสูตรข้างต้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับความดันเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายและปริมาตรของก๊าซซึ่งกันและกัน ไม่ได้จำกัดเฉพาะกรณีของกระบวนการเก็บอุณหภูมิแบบไอโซเทอร์มอล สูตรยังคงใช้ได้แม้ในกรณีที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการ แต่จากผลของกระบวนการ อุณหภูมิสุดท้ายจะเท่ากับอุณหภูมิเริ่มต้น

สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่ากฎหมายนี้ใช้ได้เฉพาะในกรณีที่ก๊าซที่อยู่ในระหว่างการพิจารณาถือได้ว่าเป็นอุดมคติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎหมาย Boyle-Mariotte ได้รับการปฏิบัติตามด้วยความแม่นยำสูงในความสัมพันธ์กับก๊าซที่หายาก หากก๊าซมีการบีบอัดสูง จะสังเกตเห็นความเบี่ยงเบนที่สำคัญจากกฎหมายนี้

ผลที่ตามมา

กฎหมายบอยล์-มาริออตต์ระบุว่าความดันของแก๊สในกระบวนการไอโซเทอร์มอลจะแปรผกผันกับปริมาตรของแก๊ส หากเราคำนึงว่าความหนาแน่นของก๊าซนั้นแปรผกผันกับปริมาตรที่มันครอบครอง เราจะสรุปได้ว่า:

ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล ความดันของแก๊สจะเปลี่ยนตามสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่นของแก๊ส

\beta_T=\frac(1)(p)

เราจึงได้ข้อสรุปว่า

ค่าสัมประสิทธิ์การอัดตัวแบบไอโซเทอร์มอลของก๊าซในอุดมคติมีค่าเท่ากับส่วนกลับของความดัน

ดูสิ่งนี้ด้วย

เขียนรีวิวเกี่ยวกับบทความ "Boyle's Law - Mariotte"

หมายเหตุ

Petrushevsky F.F.// พจนานุกรมสารานุกรมของ Brockhaus และ Efron
// สารานุกรมกายภาพ / Ch. เอ็ด A.M. Prokhorov. - ม.: สารานุกรมโซเวียต 2531 - ต. 1 - ส. 221-222 - 704 น. - 100,000 เล่ม
ศิวุขินทร์ ดี.วี.วิชาฟิสิกส์ทั่วไป. - M.: Fizmatlit, 2005. - T. II. อุณหพลศาสตร์และฟิสิกส์โมเลกุล - ส. 21-22. - 544 น. - ไอเอสบีเอ็น 5-9221-0601-5
หนังสือเรียนฟิสิกส์เบื้องต้น / อ. จี.เอส.แลนด์สเบิร์ก - M.: Nauka, 1985. - T.I. กลศาสตร์. ความร้อน. ฟิสิกส์โมเลกุล - ส. 430. - 608 น.
Kikoin A.K. คิโคอิน I.K.ฟิสิกส์โมเลกุล - M.: Nauka, 1976. - S. 35-36.
ที่มวลคงที่
Livshits แอล.ดี.// สารานุกรมกายภาพ / Ch. เอ็ด A.M. Prokhorov. - M.: Great Russian Encyclopedia, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 น. - 40,000 เล่ม - ไอ 5-85270-087-8

วรรณกรรม

Petrushevsky F.F.// พจนานุกรมสารานุกรมของ Brockhaus และ Efron: ใน 86 เล่ม (82 เล่มและ 4 เพิ่มเติม) - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก. , พ.ศ. 2433-2450.

ข้อความที่ตัดตอนมาเกี่ยวกับกฎของบอยล์ - Mariotte

“ เธอเก่งที่สุด” ได้ยินเสียงผู้หญิงที่หยาบคายตอบกลับและหลังจากนั้น Marya Dmitrievna ก็เข้ามาในห้อง
หญิงสาวทุกคนและแม้กระทั่งผู้หญิง ยกเว้นคนโต ยืนขึ้น Marya Dmitrievna หยุดที่ประตูและจากความสูงของร่างกายที่อ้วนท้วนของเธอถือศีรษะอายุห้าสิบปีของเธอที่มีผมหยิกสีเทามองไปรอบ ๆ แขกและราวกับว่าม้วนแขนเสื้อขึ้นอย่างไม่เร่งรีบ Marya Dmitrievna พูดภาษารัสเซียเสมอ
“สาววันเกิดที่รักที่มีลูก” เธอพูดด้วยน้ำเสียงที่หนักแน่นและหนักแน่นซึ่งครอบงำเสียงอื่นๆ ทั้งหมด “ คุณเป็นคนบาปเก่าหรือเปล่า” เธอหันไปหาเคานต์ที่จูบมือเธอ“ คุณคิดถึงชาในมอสโกไหม” ที่จะวิ่งสุนัข? แต่สิ่งที่พ่อต้องทำนี่คือวิธีที่นกเหล่านี้จะเติบโตขึ้น ... - เธอชี้ไปที่เด็กผู้หญิง - ชอบหรือไม่ก็ต้องมองหาคู่ครอง
- อะไรนะ คอซแซคของฉัน? (Marya Dmitrievna เรียก Natasha a Cossack) - เธอพูดจับมือนาตาชาด้วยมือของเธอซึ่งเข้ามาใกล้มือของเธอโดยไม่ต้องกลัวและร่าเริง - ฉันรู้ว่ายาเป็นเด็กผู้หญิง แต่ฉันชอบมัน
เธอหยิบต่างหูยาคอนรูปลูกแพร์ออกจากเรติเคิลขนาดใหญ่ของเธอแล้วมอบให้นาตาชาซึ่งยิ้มแย้มแจ่มใสด้วยวันเกิดหันหลังให้กับเธอทันทีและหันไปหาปิแอร์
– เอ๊ะ เอ๊ะ! ใจดี! มานี่สิ” เธอพูดด้วยน้ำเสียงเยาะเย้ยเย้ยหยัน - มาเถอะที่รัก...
และเธอก็พับแขนเสื้อขึ้นอย่างน่ากลัวยิ่งขึ้นไปอีก
ปิแอร์ขึ้นมามองเธออย่างไร้เดียงสาผ่านแว่นตาของเขา
"มาเถอะที่รัก!" ฉันบอกความจริงกับพ่อของคุณคนเดียว เมื่อเขาบังเอิญเป็นอย่างนั้น แล้วพระเจ้าก็สั่งคุณ
เธอหยุด ทุกคนเงียบ รอคอยสิ่งที่จะมาถึง และรู้สึกว่ามีเพียงคำนำเท่านั้น
- โอเค ไม่มีอะไรจะพูด! เด็กดี! ... พ่อนอนอยู่บนเตียงและเขาก็สนุกกับตัวเองเขาวางหมีบนหลังม้า อับอายพ่อคุณอับอาย! ไปทำสงครามกันดีกว่า
เธอหันหลังกลับและยื่นมือให้กับการนับซึ่งแทบจะไม่สามารถช่วยหัวเราะได้
- เอาล่ะ ไปที่โต๊ะ ฉันมีชา ถึงเวลาหรือยัง? Marya Dmitrievna กล่าว
การนับเดินหน้าด้วย Marya Dmitrievna; จากนั้นเคาน์เตสซึ่งนำโดยพันเอกเสือซึ่งเป็นบุคคลที่เหมาะสมซึ่งนิโคไลควรจะไล่ตามกองทหาร Anna Mikhailovna อยู่กับ Shinshin เบิร์กยื่นมือให้เวร่า Julie Karagina ยิ้มไปกับ Nikolai ที่โต๊ะ ข้างหลังพวกเขามีคู่สามีภรรยาคู่อื่น ๆ ทอดยาวไปทั่วห้องโถง และข้างหลังพวกเขาอยู่ตามลำพัง เด็กๆ ผู้สอนและผู้ปกครอง พนักงานเสิร์ฟขยับ เก้าอี้สั่น ดนตรีเล่นในแผงนักร้องประสานเสียง และแขกก็นั่งลง เสียงเพลงประจำบ้านของเคาท์ถูกแทนที่ด้วยเสียงมีดและส้อม เสียงแขก เสียงฝีเท้าอันเงียบสงบของพนักงานเสิร์ฟ
เคาน์เตสนั่งอยู่ที่หัวโต๊ะข้างหนึ่ง ทางด้านขวาคือ Marya Dmitrievna ทางด้านซ้ายคือ Anna Mikhailovna และแขกคนอื่นๆ อีกด้านหนึ่งนั่งนับ ทางด้านซ้ายพันเอกเสือ ด้านขวาของชินชินและแขกชายคนอื่นๆ ที่ด้านหนึ่งของโต๊ะยาว เยาวชนที่มีอายุมากกว่า: Vera ถัดจาก Berg, Pierre ถัดจาก Boris; ในทางกลับกัน เด็ก ผู้สอน และผู้ปกครอง จากด้านหลังคริสตัล ขวดและแจกันผลไม้ ผู้นับเหลือบมองภรรยาของเขาและหมวกทรงสูงของเธอด้วยริบบิ้นสีฟ้าและรินไวน์ให้เพื่อนบ้านอย่างขยันขันแข็งโดยไม่ลืมตัวเอง เคาน์เตสก็เช่นกันเพราะสับปะรดไม่ลืมหน้าที่ของเธอในฐานะปฏิคมจึงเหลือบมองสามีของเธออย่างมีนัยสำคัญซึ่งดูเหมือนว่าหัวโล้นและใบหน้าของเธอนั้นโดดเด่นด้วยสีแดงจากผมหงอก มีการพูดพล่ามเป็นประจำในตอนท้ายของผู้หญิง ได้ยินเสียงดังขึ้นเรื่อยๆ ในตัวผู้ชาย โดยเฉพาะนายทหารเสือที่กินและดื่มหนักมาก หน้าแดงมากขึ้นเรื่อยๆ จนนับได้ทำให้เขาเป็นตัวอย่างแก่แขกคนอื่นๆ เบิร์กพูดด้วยรอยยิ้มที่อ่อนโยนกับเวร่าเกี่ยวกับความจริงที่ว่าความรักไม่ใช่ความรู้สึกทางโลก แต่อยู่ในสวรรค์ บอริสเรียกเพื่อนใหม่ของเขาว่าปิแอร์แขกที่อยู่ที่โต๊ะและแลกเปลี่ยนสายตากับนาตาชาซึ่งนั่งตรงข้ามเขา ปิแอร์พูดน้อย มองหน้าใหม่และกินเยอะ เริ่มจากซุป 2 อย่าง ซึ่งเขาเลือก a la tortue [เต่า] และ kulebyaki และถึงบ่นว่าเขาไม่พลาดอาหารจานเดียวและไม่ใช่ไวน์สักแก้วซึ่งพ่อบ้านในขวดห่อด้วยผ้าเช็ดปากอย่างลึกลับ ออกมาจากด้านหลังไหล่ของเพื่อนบ้าน พูดว่า "เดรย์ มาเดรา ฮังการี หรือไวน์ไรน์ เขาเปลี่ยนแก้วคริสตัลอันแรกจากสี่แก้วด้วยอักษรย่อของเคานต์ซึ่งยืนอยู่หน้าอุปกรณ์แต่ละชิ้น และดื่มด้วยความยินดี มองแขกอย่างเป็นสุขมากขึ้นเรื่อยๆ นาตาชาซึ่งนั่งตรงข้ามเขา มองบอริส ขณะที่เด็กผู้หญิงอายุสิบสามปีมองดูเด็กชายที่พวกเขาเพิ่งจูบกันเป็นครั้งแรกและพวกเขารักใคร รูปลักษณ์เดียวกันนี้ของเธอบางครั้งก็หันไปหาปิแอร์ และภายใต้รูปลักษณ์ของเด็กสาวที่ร่าเริงและตลกขบขันคนนี้ เขาอยากจะหัวเราะตัวเองโดยไม่รู้ว่าทำไม
นิโคไลนั่งอยู่ไกลจากซอนยา ข้างๆ จูลี่ คาราจินา และอีกครั้งด้วยรอยยิ้มที่ไม่สมัครใจ เขาพูดอะไรบางอย่างกับเธอ Sonya ยิ้มอย่างสง่างาม แต่เห็นได้ชัดว่าเธอถูกทรมานด้วยความหึงหวง เธอหน้าซีด แล้วก็หน้าแดง และฟังสิ่งที่นิโคไลและจูลี่พูดกันด้วยสุดความสามารถ เจ้าหญิงมองไปรอบๆ อย่างไม่สบายใจ ราวกับว่ากำลังเตรียมตัวสำหรับการปฏิเสธ ถ้ามีใครคิดที่จะทำร้ายเด็ก ติวเตอร์ชาวเยอรมันพยายามจดจำหมวดหมู่ของอาหาร ของหวาน และไวน์ เพื่ออธิบายทุกอย่างโดยละเอียดในจดหมายถึงครอบครัวของเขาในเยอรมนี และรู้สึกขุ่นเคืองอย่างมากกับความจริงที่ว่าพ่อบ้านที่ห่อขวดด้วยผ้าเช็ดปากล้อมรอบ เขา. ชาวเยอรมันขมวดคิ้วพยายามแสดงให้เห็นว่าเขาไม่ต้องการรับไวน์นี้ แต่รู้สึกขุ่นเคืองเพราะไม่มีใครต้องการเข้าใจว่าเขาต้องการไวน์ที่จะไม่ดับกระหายไม่ใช่จากความโลภ แต่ด้วยความอยากรู้อยากเห็น

ที่ปลายโต๊ะผู้ชาย บทสนทนาเริ่มมีชีวิตชีวาขึ้นเรื่อยๆ พันเอกกล่าวว่าแถลงการณ์ประกาศสงครามได้รับการตีพิมพ์ในปีเตอร์สเบิร์กแล้ว และสำเนาซึ่งเขาเห็นเองได้ถูกส่งโดยผู้ส่งสารไปยังผู้บัญชาการทหารสูงสุด

ตาม กฎของบอยล์- แมริออทที่อุณหภูมิคงที่ปริมาตร แก๊สแปรผกผันกับความดัน

ซึ่งหมายความว่าเมื่อความดันของแก๊สเพิ่มขึ้น ปริมาตรของแก๊สจะลดลง และในทางกลับกัน สำหรับปริมาณก๊าซคงที่ กฎของบอยล์ - Mariotteยังสามารถตีความได้ดังนี้ ที่อุณหภูมิคงที่ ผลคูณของความดันและปริมาตรเป็นค่าคงที่ นี่แสดงเป็นสูตร:

P x V \u003d K โดยที่ P คือความดันสัมบูรณ์ V คือปริมาตร K เป็นค่าคงที่

หาก P และ V เปลี่ยนไป P 1 x V 1 \u003d K และ P 2 x V 2 \u003d K

การรวมสมการทั้งสองจะได้ P 1 x V 1 = P 2 x V 2

หากปริมาณคงที่ของก๊าซถูกสูบเข้าไปในภาชนะแข็ง เช่น ถังดำน้ำ เนื่องจากปริมาตรของถังยังคงไม่เปลี่ยนแปลง มันจะกำหนดความดันของก๊าซที่อยู่ภายในนั้น ถ้าปริมาณก๊าซเท่ากันเติมภาชนะยืดหยุ่นเช่นบอลลูน มันจะขยายตัวจนกว่าความดันของก๊าซภายในจะเท่ากับความดันของสิ่งแวดล้อม ในกรณีนี้ ความดันจะกำหนดปริมาตรของภาชนะ

ผลของการเพิ่มแรงดันด้วยความลึก ดำน้ำในตัวอย่างขวดพลาสติก เมื่อความดันของแก๊สเพิ่มขึ้น ปริมาตรของแก๊สจะลดลง และในทางกลับกัน

ที่ระดับน้ำทะเล ความดัน 1 บาร์ ที่ความลึก 10 เมตร แรงดันจะเพิ่มเป็น 2 เท่าเป็น 2 บาร์ แล้วจึงเพิ่มขึ้น 1 บาร์สำหรับการจุ่มทุกๆ 10 เมตร ลองนึกภาพขวดแก้วคว่ำที่ไม่มีจุก มีอากาศอยู่ข้างใน เมื่อแช่ขวดที่ความลึก 10 เมตร โดยที่แรงดันคือ 2 บาร์ อากาศภายในจะถูกบีบอัดให้เหลือครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิม ที่ความลึก 20 เมตร แรงดันจะเป็น 3 บาร์ และอากาศจะถูกบีบอัดให้เหลือหนึ่งในสามของปริมาตรเดิม ที่ความลึก 30 เมตร โดยที่ความดันเพิ่มขึ้นเป็น 4 บาร์ ปริมาณอากาศจะเหลือเพียงหนึ่งในสี่ของปริมาณลมเดิมเท่านั้น

ถ้า ความกดดันและปริมาตรของก๊าซเป็นสัดส่วนผกผัน ความดันและความหนาแน่นเป็นสัดส่วนโดยตรง เมื่อความดันของแก๊สเพิ่มขึ้นและปริมาตรของแก๊สลดลง ระยะห่างระหว่างโมเลกุลของแก๊สจะลดลง และก๊าซจะหนาแน่นขึ้น ที่ความดันบรรยากาศสองเท่า ปริมาตรของก๊าซจะมีความหนาแน่นเป็นสองเท่าของอากาศที่อยู่ใกล้ผิวน้ำ และอื่นๆ ดังนั้น ที่ระดับความลึก นักประดาน้ำจะใช้แหล่งจ่ายอากาศที่มีอยู่เร็วขึ้น การหายใจเข้าเต็มที่ที่ความดันบรรยากาศ 2 เท่าประกอบด้วยโมเลกุลของอากาศมากเป็นสองเท่าของอากาศที่พื้นผิว ดังนั้น ที่ความดัน 3 บรรยากาศ บอลลูนจะมีอายุเพียงหนึ่งในสามของเวลาที่บุคคลสามารถใช้บอลลูนนี้บนพื้นผิวได้

นักประดาน้ำต้องหายใจเอาอากาศเข้าไปซึ่งมีความดันเท่ากับความดันของสิ่งแวดล้อมทางน้ำโดยรอบ จากนั้นโดยไม่คำนึงถึงความลึกของการแช่จะรับประกันการขยายตัวของอากาศสู่ปริมาตรปกติของปอด เครื่องปรับลมเป็นระบบวาล์วที่ลดแรงดันอากาศอัดในกระบอกสูบให้เหลือแรงดันน้ำที่ระดับปอดของนักประดาน้ำ นักประดาน้ำไม่อยากเปลืองอากาศในถัง ดังนั้นเครื่องปรับลมจึงออกแบบมาอย่างนั้น เพื่อจ่ายอากาศเมื่อจำเป็นเท่านั้น ดังนั้นชื่ออื่น - "วาล์วความต้องการ" นั่นคือวาล์วที่ทำงานตามต้องการ

ที่ทุก แช่ นักดำน้ำพกอุปกรณ์ต่างๆ ที่มีแก๊สอยู่ รวมทั้งอุปกรณ์ควบคุมการลอยตัว กระบอกสูบ หน้ากาก ชุดดำน้ำนีโอพรีนแบบเปียกและแบบแห้งที่ทำจากวัสดุที่มีฟองอากาศขนาดเล็ก ร่างกายของเรายังมีโพรงที่เต็มไปด้วยก๊าซ เช่น ไซนัส หู กระเพาะอาหารและปอด ยกเว้นกระบอกสูบแบบแข็ง โพรงที่เติมแก๊สทั้งหมดหดตัวเมื่อตกลงมาและขยายตัวเมื่อขึ้น เมื่อขึ้นสู่ผิวน้ำ นักดำน้ำจะต้องคลายลมที่ขยายตัวในปอด ปรับสมดุลความดันในหูและไซนัสเพื่อหลีกเลี่ยงความเจ็บปวดและความเสียหายของเนื้อเยื่อที่เรียกว่าบาโรทราอูมา (สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับการหยุดการคลายการบีบอัด - เป็นหัวข้อแยกต่างหาก)

เป็นที่เชื่อกันว่าการขยายตัวของก๊าซในร่างกายของนักประดาน้ำนั้นรุนแรงเป็นพิเศษในช่วง 10 เมตรสุดท้ายของการปีน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมในขั้นตอนนี้ คุณควรลอยขึ้นอย่างช้าๆ ค่อยๆ หายใจออก

องค์ประกอบของน้ำทะเล

ในบรรดาสารประกอบทางเคมีที่ให้ น้ำทะเลรสเค็มของมันถูกครอบงำด้วยเกลือแกง (โซเดียมคลอไรด์) โดยเฉลี่ยแล้ว น้ำทะเลมีเกลืออยู่ประมาณ 3% แม้ว่าตัวเลขนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 1% ในทะเลขั้วโลกไปจนถึง 5% ในทะเลปิด เช่น ทะเลเมดิเตอร์เรเนียนและสีแดง เกลือที่ได้จากการระเหยน้ำทะเลคือโซเดียมคลอไรด์ 77.76% แมกนีเซียมคลอไรด์ 10.88% แมกนีเซียมซัลเฟต 4.74% แคลเซียมซัลเฟต 3.60% 2 46% จากโพแทสเซียมคลอไรด์ 0.22% จากแมกนีเซียมโบรไมด์และ 0.34% จากแคลเซียมคาร์บอเนต

กฎพื้นฐานของก๊าซในอุดมคติถูกนำมาใช้ในอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคเพื่อแก้ปัญหาทางวิศวกรรมและทางเทคนิคจำนวนหนึ่งในกระบวนการพัฒนาการออกแบบและเอกสารทางเทคโนโลยีสำหรับอุปกรณ์การบิน เครื่องยนต์อากาศยาน การผลิตและการดำเนินงานของพวกเขา

กฎหมายเหล่านี้เดิมได้มาจากการทดลอง ต่อจากนั้นได้มาจากทฤษฎีโมเลกุลจลนศาสตร์ของโครงสร้างของร่างกาย

กฎของบอยล์ - Mariotteสร้างการพึ่งพาปริมาตรของก๊าซในอุดมคติกับความดันที่อุณหภูมิคงที่ การพึ่งพาอาศัยกันนี้ถูกอนุมานโดยนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ อาร์ บอยล์ ในปี ค.ศ. 1662 นานก่อนการถือกำเนิดของทฤษฎีจลนศาสตร์ของแก๊ส โดยไม่คำนึงถึง Boyle ในปี 1676 E. Mariotte ค้นพบกฎหมายเดียวกัน กฎหมายของ Robert Boyle (1627 - 1691) นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ก่อตั้งกฎหมายนี้ในปี 1662 และ Edme Mariotte (1620 - 1684) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสผู้ก่อตั้งกฎหมายนี้ในปี 1676: ผลคูณของปริมาตรของก๊าซในอุดมคติที่กำหนดและความดันคงที่ที่อุณหภูมิคงที่หรือ.

กฎหมายเรียกว่า Boyle-Mariotte และระบุว่า ที่อุณหภูมิคงที่ ความดันของแก๊สจะแปรผกผันกับปริมาตรของแก๊ส.

ให้ที่อุณหภูมิคงที่ของมวลก๊าซที่เรามี:

วี 1 - ปริมาตรของก๊าซที่ความดัน R 1 ;

วี 2 - ปริมาตรของก๊าซที่ความดัน R 2 .

จากนั้นตามกฎหมายเราสามารถเขียน

แทนค่าปริมาตรจำเพาะและหามวลของก๊าซนี้แทนค่าในสมการนี้ t= 1กก. เราได้

พี 1 วี 1 =พี 2 วี 2 หรือ pv= const .(5)

ความหนาแน่นของก๊าซเป็นส่วนกลับของปริมาตรจำเพาะ:

จากนั้นสมการ (4) ใช้รูปแบบ

กล่าวคือ ความหนาแน่นของก๊าซเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความดันสัมบูรณ์ สมการ (5) ถือได้ว่าเป็นนิพจน์ใหม่ของกฎหมาย Boyle-Mariotte ซึ่งสามารถกำหนดได้ดังนี้ ผลคูณของความดันและปริมาตรจำเพาะของมวลหนึ่งๆ ของก๊าซในอุดมคติเดียวกันสำหรับสถานะต่างๆ ของมัน แต่ที่อุณหภูมิเท่ากัน จะเป็นค่าคงที่.

กฎนี้สามารถหาได้ง่ายจากสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ แทนที่ในสมการ (2) จำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรด้วยอัตราส่วน นู๋/วี (วีคือปริมาตรของมวลก๊าซที่กำหนด นู๋คือจำนวนโมเลกุลในปริมาตร) ที่เราได้รับ

เนื่องจากสำหรับมวลของก๊าซที่กำหนด ปริมาณ นู๋และ β คงที่ จากนั้นที่อุณหภูมิคงที่ ตู่=constสำหรับปริมาณก๊าซตามอำเภอใจ สมการ Boyle–Mariotte จะมีรูปแบบ

pV = const, (7)

และสำหรับแก๊ส 1 กิโลกรัม

pv = const.

แสดงภาพกราฟิกในระบบพิกัด R – วีการเปลี่ยนแปลงในสถานะของก๊าซ

ตัวอย่างเช่น ความดันของมวลก๊าซที่กำหนดที่มีปริมาตร 1 ม. 3 คือ 98 kPa จากนั้นใช้สมการ (7) เราจะกำหนดความดันของก๊าซที่มีปริมาตร 2 ม. 3

ต่อการคำนวณเราได้รับข้อมูลต่อไปนี้: วี(m 3) เท่ากับ 1; 2; 3; สี่; 5; 6; ตามลำดับ R(kPa) เท่ากับ 98; 49; 32.7; 24.5; 19.6; 16.3. จากข้อมูลเหล่านี้ เราสร้างกราฟ (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. การพึ่งพาความดันของก๊าซในอุดมคติต่อปริมาตรที่

อุณหภูมิคงที่

เส้นโค้งที่เป็นผลลัพธ์คือไฮเปอร์โบลา ซึ่งได้มาที่อุณหภูมิคงที่ เรียกว่าไอโซเทอร์ม และกระบวนการที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่าไอโซเทอร์มอล กฎหมาย Boyle-Mariotte เป็นกฎหมายโดยประมาณและที่ความดันสูงมากและอุณหภูมิต่ำไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับการคำนวณทางวิศวกรรมความร้อน

เกย์–L u s s a ka lawกำหนดปริมาณของก๊าซในอุดมคติขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ความดันคงที่ (กฎของโจเซฟ หลุยส์ เกย์-ลุสแซก (พ.ศ. 2321 - พ.ศ. 2393) นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ผู้ก่อตั้งกฎหมายนี้ขึ้นเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2345: ปริมาตรของมวลของก๊าซอุดมคติที่กำหนดที่ความดันคงที่จะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น, นั่นคือ , ปริมาณเฉพาะอยู่ที่ใด β คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวของปริมาตรเท่ากับ 1/273.16 ต่อ 1 o C.) กฎหมายนี้จัดตั้งขึ้นโดยการทดลองในปี 1802 โดยนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ Joseph Louis Gay-Lussac จากการศึกษาการขยายตัวทางความร้อนของก๊าซในการทดลอง เกย์-ลุสแซกพบว่าที่ความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นเกือบเท่ากันเมื่อถูกความร้อน กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 ° C ปริมาตรของก๊าซจะเพิ่มขึ้น 1/273 ของปริมาตรที่ก๊าซมวลนี้ครอบครองที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส

การเพิ่มปริมาณในระหว่างการให้ความร้อน 1 ° C ด้วยค่าเดียวกันนั้นไม่ได้ตั้งใจ แต่อย่างที่เป็นอยู่นั้นเป็นผลมาจากกฎหมาย Boyle-Mariotte อย่างแรก แก๊สถูกทำให้ร้อนที่ปริมาตรคงที่ 1 ° C ความดันจะเพิ่มขึ้น 1/273 ของแรงดันเริ่มต้น จากนั้นก๊าซจะขยายตัวที่อุณหภูมิคงที่และความดันจะลดลงจนถึงระดับเริ่มต้นและปริมาตรจะเพิ่มขึ้นตามปัจจัยเดียวกัน แสดงถึงปริมาตรของมวลก๊าซที่อุณหภูมิ 0°C ถึง วี 0 , และที่อุณหภูมิ t°C ผ่าน วี tลองเขียนกฎหมายดังนี้:

กฎของ Gay-Lussac สามารถแสดงเป็นภาพกราฟิกได้เช่นกัน

ข้าว. 2. การพึ่งพาปริมาตรของก๊าซในอุดมคติที่อุณหภูมิคงที่

ความกดดัน

โดยใช้สมการ (8) และสมมติว่าอุณหภูมิเท่ากับ 0°C, 273°C, 546°C เราคำนวณปริมาตรของก๊าซตามลำดับ วี 0 , 2วี 0 , 3วี 0 . ให้เราวาดอุณหภูมิของแก๊สบนแกน abscissa ในระดับเงื่อนไข (รูปที่ 2) และปริมาตรของแก๊สที่สอดคล้องกับอุณหภูมิเหล่านี้ตามแกนที่กำหนด เชื่อมต่อจุดที่ได้รับบนกราฟ เราจะได้เส้นตรง ซึ่งเป็นกราฟของการพึ่งพาปริมาตรของก๊าซในอุดมคติที่อุณหภูมิที่ความดันคงที่ เส้นดังกล่าวเรียกว่า ไอโซบาร์และกระบวนการดำเนินการที่ความดันคงที่ - isobaric.

ให้เรากลับมาที่กราฟการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของก๊าซจากอุณหภูมิอีกครั้ง ต่อด้วยเส้นตรงไปยังทางแยกที่มีแกน x จุดตัดจะตรงกับศูนย์สัมบูรณ์

สมมติว่าในสมการ (8) ค่า วี t= 0 แล้วเราจะได้:

แต่ตั้งแต่ วี 0 ≠ 0 ดังนั้น เหตุใด t= – 273°C. แต่ - 273°C=0K ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการพิสูจน์

เราเป็นตัวแทนของสมการ Gay-Lussac ในรูปแบบ:

จำได้ว่า 273+ t=ตู่, และ 273 K \u003d 0 ° C เราได้รับ:

การแทนที่ในสมการ (9) มูลค่าของปริมาตรจำเพาะและการรับ t\u003d 1 กก. เราได้รับ:

ความสัมพันธ์ (10) เป็นการแสดงออกถึงกฎหมาย Gay-Lussac ซึ่งสามารถกำหนดได้ดังนี้: ที่ความดันคงที่ ปริมาตรจำเพาะของมวลเท่ากันของก๊าซในอุดมคติเดียวกันจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของมัน. ดังจะเห็นได้จากสมการ (10) กฎเก-ลูสแซกระบุว่า ว่าผลหารหารปริมาตรจำเพาะของมวลก๊าซที่กำหนดด้วยอุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นค่าคงที่ที่ความดันคงที่ที่กำหนด.

สมการแสดงกฎเก-ลูสแซกโดยทั่วไปมีรูปแบบ

และสามารถหาได้จากสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ สมการ (6) สามารถแสดงเป็น

ที่ พี=constเราได้รับสมการ (11) กฎหมายของ Gay-Lussac ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรม ดังนั้น ตามกฎของการขยายตัวเชิงปริมาตรของก๊าซ เครื่องวัดอุณหภูมิก๊าซในอุดมคติจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อวัดอุณหภูมิในช่วง 1 ถึง 1400 K

กฎของชาร์ลส์สร้างการพึ่งพาความดันของมวลก๊าซที่กำหนดที่อุณหภูมิที่ปริมาตรคงที่ ความดันของก๊าซอุดมคติที่มีมวลคงที่และปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่อถูกความร้อนนั่นคือที่ R o - ความดันที่ t= 0 องศาเซลเซียส

ชาร์ลส์ระบุว่าเมื่อให้ความร้อนในปริมาตรคงที่ ความดันของก๊าซทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นเกือบเท่ากัน กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น 1 ° C ความดันของก๊าซใด ๆ จะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอนโดย 1/273 ของความดันที่มวลของก๊าซนี้มีที่ 0 ° C ให้เราแสดงความดันของมวลของก๊าซในภาชนะที่อุณหภูมิ 0 °C ถึง R 0 , และที่อุณหภูมิ t° ผ่าน พีที เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1°C ความดันจะเพิ่มขึ้น และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นโดย t°Cpressure เพิ่มขึ้นตาม ความดันที่อุณหภูมิ t°C เท่ากับแรงดันเริ่มต้นบวกเพิ่มหรือ

สูตร (12) ช่วยให้คุณคำนวณความดันที่อุณหภูมิใดก็ได้ ถ้าทราบความดันที่ 0 °C ในการคำนวณทางวิศวกรรม มักใช้สมการ (กฎของชาร์ลส์) ซึ่งหาได้ง่ายจากความสัมพันธ์ (12)

เพราะ และ 273 + t = ตู่หรือ 273 K = 0°C = ตู่ 0

ที่ปริมาตรจำเพาะคงที่ ความดันสัมบูรณ์ของก๊าซในอุดมคติจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ โดยการเปลี่ยนพจน์กลางของสัดส่วน เราจะได้

สมการ (14) คือการแสดงออกของกฎของชาร์ลในรูปแบบทั่วไป สมการนี้สามารถหาได้ง่ายจากสูตร (6)

ที่ วี=constเราได้สมการทั่วไปของกฎของชาร์ลส์ (14)

ในการสร้างกราฟของการพึ่งพามวลของก๊าซกับอุณหภูมิที่ปริมาตรคงที่ เราใช้สมการ (13) ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ 273 K=0°C ความดันของมวลก๊าซจำนวนหนึ่งคือ 98 kPa ตามสมการความดันที่อุณหภูมิ 373, 473, 573 ° C ตามลำดับจะเท่ากับ 137 kPa (1.4 kgf / cm 2), 172 kPa (1.76 kgf / cm 2), 207 kPa (2.12 kgf / cm) 2). จากข้อมูลเหล่านี้ เราสร้างกราฟ (รูปที่ 3) เส้นตรงที่เป็นผลลัพธ์เรียกว่า isochore และกระบวนการที่ดำเนินการที่ปริมาตรคงที่เรียกว่า isochoric

ข้าว. 3. การพึ่งพาแรงดันแก๊สกับอุณหภูมิที่ปริมาตรคงที่

กฎของบอยล์ - Mariotte

กฎของบอยล์ - Mariotte- หนึ่งในกฎพื้นฐานของแก๊ส ค้นพบในปี 1662 โดย Robert Boyle และค้นพบใหม่โดยอิสระโดย Edme Mariotte ในปี 1676 อธิบายพฤติกรรมของก๊าซในกระบวนการไอโซเทอร์มอล กฎหมายเป็นผลมาจากสมการ Clapeyron

1 ถ้อยคำ
2 ผลที่ตามมา
3 ดูเพิ่มเติม
4 หมายเหตุ
5 วรรณกรรม

ถ้อยคำ

กฎของบอยล์ - Mariotte มีดังนี้:

ที่อุณหภูมิและมวลคงที่ของแก๊ส ผลคูณของความดันและปริมาตรของแก๊สจะคงที่

ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ ข้อความนี้เขียนเป็นสูตร

แรงดันแก๊สอยู่ที่ไหน คือปริมาตรของก๊าซและเป็นค่าคงที่ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยทั่วไป ค่าจะถูกกำหนดโดยลักษณะทางเคมี มวล และอุณหภูมิของก๊าซ

เห็นได้ชัดว่าถ้าดัชนี 1 หมายถึงปริมาณที่เกี่ยวข้องกับสถานะเริ่มต้นของก๊าซและดัชนี 2 - ถึงสถานะสุดท้ายแล้วสูตรข้างต้นสามารถเขียนเป็น

. จากที่กล่าวและสูตรข้างต้น รูปแบบของความขึ้นต่อแรงดันแก๊สต่อปริมาตรในกระบวนการไอโซเทอร์มอลมีดังนี้

ความดันของมวลก๊าซที่อุณหภูมิคงที่นั้นจะแปรผกผันกับปริมาตรของมัน

ควรสังเกตว่าการบังคับใช้ของสูตรนี้และสูตรข้างต้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับความดันเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายและปริมาตรของก๊าซซึ่งกันและกัน ไม่ได้จำกัดเฉพาะกรณีของกระบวนการเก็บอุณหภูมิแบบไอโซเทอร์มอล สูตรยังคงใช้ได้แม้ในกรณีที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการ แต่จากผลของกระบวนการ อุณหภูมิสุดท้ายจะเท่ากับอุณหภูมิเริ่มต้น

กฎของ Boyle - Mariotte กฎของ Charles และกฎของ Gay-Lussac เสริมด้วยกฎของ Avogadro เป็นพื้นฐานที่เพียงพอสำหรับการได้รับสมการก๊าซในอุดมคติของรัฐ

ผลที่ตามมา

ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล ความดันของแก๊สจะเปลี่ยนตามสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่นของแก๊ส

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการอัดตัว กล่าวคือ ความสามารถของแก๊สในการเปลี่ยนปริมาตรภายใต้แรงดันนั้น มีลักษณะเฉพาะด้วยปัจจัยการอัดตัว ในกรณีของกระบวนการไอโซเทอร์มอล เราจะพูดถึงค่าสัมประสิทธิ์การอัดตัวของไอโซเทอร์มอลซึ่งกำหนดโดยสูตร

โดยที่ดัชนี T หมายความว่าอนุพันธ์บางส่วนถูกนำมาที่อุณหภูมิคงที่ แทนนิพจน์สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรจากกฎ Boyle-Mariotte ในสูตรนี้ เราได้:

เราจึงได้ข้อสรุปว่า

ค่าสัมประสิทธิ์การอัดตัวแบบไอโซเทอร์มอลของก๊าซในอุดมคติมีค่าเท่ากับส่วนกลับของความดัน

ดูสิ่งนี้ด้วย

กฎของเกย์-ลูสแซก
กฎของชาร์ลส์
กฎของอโวกาโดร
แก๊สในอุดมคติ
สมการก๊าซในอุดมคติของรัฐ

หมายเหตุ

Boyle - กฎของ Mariotte // สารานุกรมทางกายภาพ / Ch. เอ็ด A.M. Prokhorov. - ม.: สารานุกรมโซเวียต 2531 - ต. 1 - ส. 221-222 - 704 น. - 100,000 เล่ม
Sivukhin DV หลักสูตรฟิสิกส์ทั่วไป - M.: Fizmatlit, 2005. - T. II. อุณหพลศาสตร์และฟิสิกส์โมเลกุล - ส. 21-22. - 544 น. - ไอเอสบีเอ็น 5-9221-0601-5
1 2 หนังสือเรียนฟิสิกส์เบื้องต้น / อ. จี.เอส.แลนด์สเบิร์ก - M.: Nauka, 1985. - T.I. Mechanics. ความร้อน. ฟิสิกส์โมเลกุล - ส. 430. - 608 น.
1 2 3 Kikoin A.K. , Kikoin I.K. ฟิสิกส์โมเลกุล - ม.: เนาก้า, 1976. - ส. 35-36.
ที่มวลคงที่
Livshits L. D. การบีบอัด // สารานุกรมทางกายภาพ / Ch. เอ็ด A.M. Prokhorov. - M.: Great Russian Encyclopedia, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 น. - 40,000 เล่ม
ไอ 5-85270-087-8

วรรณกรรม

Petrushevsky F. F. Boyle-Mariotte law // พจนานุกรมสารานุกรมของ Brockhaus และ Efron: ใน 86 เล่ม (82 เล่มและ 4 เพิ่มเติม) - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 2433-2450

กฎของบอยล์ - ข้อมูล Mariotte เกี่ยวกับ

กฎของบอยล์ - Mariotte

กฎของบอยล์ - Mariotte
กฎของบอยล์ - Mariotteคุณกำลังดูหัวข้อ
กฎของบอยล์ - ทำอะไรให้ถูกต้อง กฎของบอยล์ - แมริออทใคร กฎของบอยล์ - คำอธิบายเกี่ยวกับแมริออท

มีข้อความที่ตัดตอนมาจากวิกิพีเดียในบทความและวิดีโอนี้

เว็บไซต์ของเรามีระบบในการทำงานของเสิร์ชเอ็นจิ้น ด้านบน: "คุณกำลังมองหาอะไร" คุณสามารถสอบถามทุกอย่างในระบบพร้อมกับกล่อง ขอต้อนรับสู่เสิร์ชเอ็นจิ้นที่เรียบง่าย มีสไตล์ และรวดเร็วของเรา ซึ่งเราได้เตรียมให้ข้อมูลที่ถูกต้องและเป็นปัจจุบันที่สุดแก่คุณ

เสิร์ชเอ็นจิ้นที่ออกแบบมาสำหรับคุณ โดยให้ข้อมูลที่เป็นปัจจุบันและแม่นยำที่สุดแก่คุณ ด้วยการออกแบบที่เรียบง่ายและการทำงานที่รวดเร็ว คุณสามารถค้นหาข้อมูลใด ๆ ที่คุณต้องการได้จากเว็บไซต์ของเรา

ขณะนี้เราให้บริการเฉพาะภาษาอังกฤษ ตุรกี รัสเซีย ยูเครน คาซัค และเบลารุสเท่านั้น
ภาษาใหม่จะถูกเพิ่มในระบบเร็ว ๆ นี้

ชีวิตของคนดังให้ข้อมูล รูปภาพ และวิดีโอแก่คุณในหัวข้อต่างๆ นับร้อย เช่น นักการเมือง บุคคลในรัฐบาล แพทย์ ไซต์อินเทอร์เน็ต พืช ยานพาหนะเทคโนโลยี รถยนต์ ฯลฯ

กฎหมายบอยล์-มาริออตต์

ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างปริมาตรและความดันของก๊าซเกิดขึ้นครั้งแรกโดย Robert Boyle ในปี 1662 * กฎของ Boyle-Mariotte ระบุว่าที่อุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผกผันกับความดันของมัน

กฎหมายนี้ใช้กับก๊าซในปริมาณคงที่ ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 3.2 การแสดงกราฟิกอาจแตกต่างกัน กราฟทางด้านซ้ายแสดงว่าที่ความดันต่ำ ปริมาตรของก๊าซในปริมาณคงที่จะมีขนาดใหญ่

ปริมาตรของก๊าซจะลดลงเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ทางคณิตศาสตร์เขียนได้ดังนี้

อย่างไรก็ตาม กฎของ Boyle-Mariotte มักจะเขียนในรูปแบบ

บันทึกดังกล่าวช่วยให้ ตัวอย่างเช่น การรู้ปริมาตรก๊าซเริ่มต้น V1 และความดัน p เพื่อคำนวณความดัน p2 ในปริมาตรใหม่ V2

กฎของเกย์-ลูสแซก (กฎของชาร์ลส์)

ในปี ค.ศ. 1787 ชาร์ลส์ได้แสดงให้เห็นว่าที่ความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะเปลี่ยนไป (ตามสัดส่วนของอุณหภูมิ การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงในรูปแบบกราฟิกในรูปที่ 3.3 ซึ่งจะเห็นได้ว่าปริมาตรของก๊าซมีความสัมพันธ์แบบเส้นตรง ถึงอุณหภูมิของมัน ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงดังนี้ :

กฎของชาร์ลส์มักเขียนในรูปแบบอื่น:

V1IT1 = V2T1 (2)

กฎของชาร์ลส์ได้รับการปรับปรุงโดย J. Gay-Lussac ซึ่งในปี 1802 พบว่าปริมาตรของก๊าซ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1°C จะเปลี่ยนแปลง 1/273 ของปริมาตรที่มันครอบครองอยู่ที่ 0 °C

ตามมาด้วยว่าถ้าเราใช้ปริมาตรของก๊าซใดๆ ก็ตามที่ 0°C และความดันคงที่ลดอุณหภูมิของมันลง 273°C ปริมาตรสุดท้ายจะเท่ากับศูนย์ ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิ -273°C หรือ 0 K อุณหภูมินี้เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ในความเป็นจริงมันไม่สามารถทำได้ ในรูป

รูปที่ 3.3 แสดงว่าการประมาณค่าของแปลงปริมาตรก๊าซกับอุณหภูมิทำให้ปริมาตรเป็นศูนย์ที่ 0 K ได้อย่างไร

ศูนย์สัมบูรณ์คือพูดอย่างเคร่งครัดไม่สามารถบรรลุได้ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการ เป็นไปได้ที่จะบรรลุอุณหภูมิที่แตกต่างจากศูนย์สัมบูรณ์เพียง 0.001 เค ที่อุณหภูมิดังกล่าว การเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลในทางปฏิบัติจะหยุดลง ส่งผลให้มีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง

ตัวอย่างเช่น โลหะที่เย็นตัวจนถึงอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์จะสูญเสียความต้านทานไฟฟ้าไปเกือบหมดและกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด* ตัวอย่างของสารที่มีคุณสมบัติอุณหภูมิต่ำผิดปกติอื่นๆ ได้แก่ ฮีเลียม

ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์ ฮีเลียมสูญเสียความหนืดและกลายเป็นของเหลวยิ่งยวด

* ในปี 1987 มีการค้นพบสาร (เซรามิกที่เผาจากออกไซด์ของธาตุแลนทาไนด์ แบเรียม และทองแดง) ที่กลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง ตามลำดับ 100 K (-173 °C) ตัวนำยิ่งยวด "อุณหภูมิสูง" เหล่านี้เปิดโอกาสที่ดีในด้านเทคโนโลยี แปล

หลัก อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการคือเดสก์ท็อปที่ทำงานทดลองทั้งหมด

ห้องปฏิบัติการทุกแห่งควรมีการระบายอากาศที่ดี จำเป็นต้องมีตู้ดูดควันซึ่งงานทั้งหมดดำเนินการโดยใช้สารประกอบที่มีกลิ่นเหม็นหรือเป็นพิษ รวมถึงการเผาสารอินทรีย์ในถ้วยใส่ตัวอย่าง

ในตู้ดูดควันพิเศษซึ่งไม่ได้ทำงานที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อน จะมีการจัดเก็บสารระเหย เป็นอันตราย หรือมีกลิ่นเหม็น (โบรมีนเหลว กรดไนตริกเข้มข้น และกรดไฮโดรคลอริก ฯลฯ)

) รวมทั้งสารไวไฟ (คาร์บอนไดซัลไฟด์ อีเทอร์ เบนซิน ฯลฯ)

ห้องปฏิบัติการต้องการน้ำประปา น้ำเสีย กระแสไฟทางเทคนิค เดินสายแก๊สและเครื่องทำน้ำอุ่น นอกจากนี้ยังควรมีระบบจ่ายอากาศอัด ท่อสุญญากาศ น้ำร้อนและไอน้ำ

หากไม่มีแหล่งจ่ายพิเศษ เครื่องทำน้ำอุ่นของระบบต่างๆ จะใช้ผลิตน้ำร้อน

ด้วยอุปกรณ์เหล่านี้ ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าหรือแก๊ส จึงสามารถฉีดน้ำร้อนที่อุณหภูมิเกือบ 100°C ได้อย่างรวดเร็ว

ห้องปฏิบัติการต้องมีการติดตั้งสำหรับการกลั่น (หรือการทำให้ปราศจากแร่ธาตุ) ของน้ำ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะทำงานในห้องปฏิบัติการโดยไม่ใช้น้ำกลั่นหรือน้ำปราศจากแร่ธาตุ ในกรณีที่การได้รับน้ำกลั่นทำได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้ จะใช้น้ำกลั่นเชิงพาณิชย์

ต้องมีโถดินเผาที่มีความจุ 10-15 ลิตรใกล้กับโต๊ะทำงานและอ่างล้างมือสำหรับระบายสารละลายที่ไม่จำเป็น รีเอเจนต์ ฯลฯ รวมถึงตะกร้าสำหรับเศษแก้ว กระดาษ และขยะแห้งอื่นๆ

นอกจากโต๊ะทำงานแล้ว ห้องปฏิบัติการควรมีโต๊ะสำหรับเก็บโน้ตบุ๊กและโน้ตทั้งหมด และถ้าจำเป็น ให้ใช้ตารางชื่อเรื่อง ควรมีเก้าอี้หรือเก้าอี้สูงไว้ใกล้โต๊ะทำงาน

เครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์และเครื่องมือที่ต้องการการติดตั้งแบบอยู่กับที่ (อิเล็กโทรเมตริก ออปติคัล ฯลฯ) จะถูกวางไว้ในห้องแยกต่างหากที่เกี่ยวข้องกับห้องปฏิบัติการ และควรจัดสรรห้องชั่งน้ำหนักพิเศษสำหรับเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ เป็นที่พึงประสงค์ว่าห้องชั่งน้ำหนักมีหน้าต่างทางทิศเหนือ สิ่งนี้สำคัญเพราะว่าเครื่องชั่งต้องไม่โดนแสงแดด (“เครื่องชั่งและการชั่งน้ำหนัก”)

ในห้องปฏิบัติการ คุณต้องมีหนังสืออ้างอิง คู่มือ และตำราเรียนที่จำเป็นที่สุด เนื่องจากบ่อยครั้งระหว่างการทำงาน จำเป็นต้องมีน้ำเสียงหรือข้อมูลอื่นๆ

ดูสิ่งนี้ด้วย

หน้า 3

เครื่องแก้วเคมีที่ใช้ในห้องปฏิบัติการสามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม ตามวัตถุประสงค์ จานสามารถแบ่งออกเป็นจานเอนกประสงค์ พิเศษ และวัด ตามวัสดุ - สำหรับจานที่ทำจากแก้วธรรมดา, แก้วพิเศษ, ควอตซ์

ให้กับกลุ่ม รายการวัตถุประสงค์ทั่วไปรวมถึงรายการเหล่านั้นที่ควรอยู่ในห้องปฏิบัติการเสมอและโดยที่งานส่วนใหญ่ไม่สามารถทำได้ เหล่านี้คือ: หลอดทดลอง, กรวยที่ง่ายและแยก, แว่นตา, ขวดก้นแบน, เครื่องตกผลึก, ขวดรูปกรวย (Erlenmeyer), ขวด Bunsen, ตู้เย็น, โต้, ขวดสำหรับน้ำกลั่น, ทีออฟ, ก๊อก

กลุ่มวัตถุประสงค์พิเศษรวมถึงสิ่งของเหล่านั้นที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวอย่างเช่น: เครื่องมือ Kipp, เครื่องมือ Sok-rally, เครื่องมือ Kjeldahl, ขวดกรดไหลย้อน, ขวด Wulff, ขวด Tishchenko, pycnometers, ไฮโดรมิเตอร์, ขวด Drexel, เครื่องมือ Kali , เครื่องวัดคาร์บอนไดออกไซด์ , ขวดก้นกลม , ตู้เย็นพิเศษ , เครื่องวัดน้ำหนักโมเลกุล , เครื่องวัดจุดหลอมเหลวและจุดเดือด ฯลฯ

อุปกรณ์วัดปริมาตรประกอบด้วย: กระบอกสูบและบีกเกอร์แบบขั้นปลาย ปิเปต บิวเรตต์ และขวดปริมาตร

ในการเริ่มต้น เราแนะนำให้ดูวิดีโอต่อไปนี้ ซึ่งมีการพิจารณาประเภทหลักของเครื่องแก้วเคมีโดยสังเขปและง่ายดาย

ดูสิ่งนี้ด้วย:

เครื่องครัวเอนกประสงค์

หลอดทดลอง (รูปที่ 18) เป็นภาชนะทรงกระบอกแคบที่มีก้นกลม พวกเขามาในขนาดและเส้นผ่าศูนย์กลางที่แตกต่างกันและจากแก้วที่แตกต่างกัน หลอดทดลองในห้องปฏิบัติการสามัญ" ทำจากแก้วหลอมละลาย แต่สำหรับงานพิเศษ เมื่อต้องให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง หลอดทดลองจะทำจากแก้วทนไฟหรือควอตซ์

นอกจากหลอดทดลองแบบธรรมดาแล้ว ยังใช้หลอดทดลองทรงกรวยแบบสำเร็จการศึกษาและแบบหมุนเหวี่ยง

หลอดทดลองที่ใช้งานจะถูกเก็บไว้ในชั้นวางแบบพิเศษที่ทำจากไม้ พลาสติก หรือโลหะ (รูปที่ 19)

ข้าว. 18. ท่อธรรมดาและปลายท่อ

ข้าว. 20. การเติมสารที่เป็นผงลงในหลอดทดลอง

หลอดทดลองส่วนใหญ่ใช้สำหรับงานวิเคราะห์หรือไมโครเคมี เมื่อทำปฏิกิริยาในหลอดทดลอง ไม่ควรใช้รีเอเจนต์ในปริมาณที่มากเกินไป เป็นที่ยอมรับไม่ได้อย่างยิ่งที่จะเติมหลอดทดลองจนเต็ม

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับสารจำนวนเล็กน้อย 1/4 หรือ 1/8 ของความจุของหลอดทดลองก็เพียงพอแล้ว บางครั้งจำเป็นต้องนำสารที่เป็นของแข็ง (ผง คริสตัล ฯลฯ) เข้าไปในหลอดทดลอง

) ด้วยเหตุนี้แถบกระดาษที่มีความกว้างน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดทดลองเล็กน้อยจะถูกพับครึ่งความยาวและเทปริมาณของแข็งที่ต้องการลงในตักผลลัพธ์ ท่ออยู่ในมือซ้ายเอียงในแนวนอนและสอดสกู๊ปเข้าไปเกือบถึงด้านล่าง (รูปที่ 20)

จากนั้นวางหลอดทดลองในแนวตั้ง แต่กดเบา ๆ ด้วย เมื่อของเหลวไหลออกมาหมดแล้ว ตักกระดาษออก

ในการผสมน้ำยา ให้จับหลอดทดลองด้วยนิ้วโป้งและนิ้วชี้ของมือซ้ายที่ปลายด้านบน แล้วใช้นิ้วกลางประคองไว้ และด้วยนิ้วชี้ของมือขวา ตีที่ด้านล่างของหลอดทดลองด้วย ระเบิดเฉียง นี้เพียงพอสำหรับเนื้อหาที่จะผสมกัน

เป็นที่ยอมรับไม่ได้อย่างยิ่งที่จะปิดหลอดทดลองด้วยนิ้วของคุณและเขย่าในรูปแบบนี้ ในกรณีนี้ เราไม่เพียงแต่สามารถนำสิ่งแปลกปลอมเข้าไปในของเหลวในหลอดทดลองเท่านั้น แต่บางครั้งอาจทำให้ผิวหนังของนิ้วเสียหาย ถูกไฟไหม้ เป็นต้น

ถ้าหลอดมีของเหลวมากกว่าครึ่งหนึ่ง เนื้อหาจะผสมกับแท่งแก้ว

หากจำเป็นต้องอุ่นท่อก็ควรยึดในที่ยึด

เมื่อหลอดทดลองถูกให้ความร้อนอย่างไม่เหมาะสมและรุนแรง ของเหลวจะเดือดอย่างรวดเร็วและกระเด็นออกมาจากหลอด คุณจึงต้องให้ความร้อนอย่างระมัดระวัง เมื่อฟองสบู่เริ่มปรากฏขึ้น ควรวางหลอดทดลองไว้โดยไม่ให้ติดไฟ ของเตา แต่ใกล้หรือสูงกว่านั้น ให้ความร้อนต่อด้วยลมร้อน เมื่อถูกความร้อน ควรหันปลายเปิดของหลอดทดลองออกจากผู้ปฏิบัติงานและจากเพื่อนบ้านบนโต๊ะ

เมื่อไม่ต้องการความร้อนสูง ควรลดหลอดทดลองด้วยของเหลวที่ให้ความร้อนลงในน้ำร้อน หากคุณทำงานกับหลอดทดลองขนาดเล็ก (สำหรับกึ่งไมโครวิเคราะห์) หลอดเหล่านี้จะถูกให้ความร้อนในน้ำร้อนเทลงในบีกเกอร์แก้วที่มีขนาดเหมาะสมเท่านั้น (ความจุไม่เกิน 100 มล.)

ช่องทางใช้สำหรับการถ่ายเลือด - ของเหลวสำหรับการกรอง ฯลฯ กรวยเคมีผลิตในขนาดต่าง ๆ เส้นผ่านศูนย์กลางด้านบนคือ 35, 55, 70, 100, 150, 200, 250 และ 300 มม.

กรวยทั่วไปมีผนังด้านในเรียบ แต่บางครั้งกรวยที่มีพื้นผิวด้านในเป็นยางก็ถูกนำมาใช้เพื่อการกรองแบบเร่ง

กรวยกรองมีมุม 60° และปลายด้านยาวเสมอ

ระหว่างการใช้งาน กรวยจะถูกติดตั้งในแท่นวางพิเศษหรือวงแหวนบนแท่นวางในห้องปฏิบัติการทั่วไป (รูปที่ 21)

สำหรับการกรองลงในแก้วจะเป็นประโยชน์ในการทำที่ยึดแบบง่ายสำหรับกรวย (รูปที่ 22) เมื่อต้องการทำเช่นนี้แผ่นอลูมิเนียมที่มีความหนาประมาณ 70-80 lsh และกว้าง 20 มม. จะถูกตัดออก 2 มม.

เจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12-13 มม. ที่ปลายด้านหนึ่งของแถบและแถบงอดังแสดงในรูปที่ 22, ก. วิธีแก้ไขช่องทางบนกระจกแสดงในรูปที่ 22ข.

เมื่อเทของเหลวลงในขวดหรือขวด ห้ามเติมกรวยจนสุด

หากช่องทางติดแน่นกับคอของภาชนะที่ของเหลวถูกเทลงไป การถ่ายนั้นทำได้ยากเนื่องจากความดันที่เพิ่มขึ้นจะถูกสร้างขึ้นภายในภาชนะ จึงต้องเพิ่มช่องทางเป็นระยะๆ

เป็นการดียิ่งขึ้นที่จะทำช่องว่างระหว่างกรวยและคอของภาชนะโดยการใส่แผ่นกระดาษระหว่างพวกเขา ในกรณีนี้ คุณต้องแน่ใจว่าปะเก็นไม่เข้าไปในภาชนะ เป็นการสมควรมากกว่าที่จะใช้สามเหลี่ยมลวดซึ่งคุณสามารถทำได้ด้วยตัวเอง

สามเหลี่ยมนี้วางไว้ที่คอของเรือแล้วใส่กรวย

มีหัวฉีดยางหรือพลาสติกแบบพิเศษที่คอของจานซึ่งให้การสื่อสารระหว่างด้านในของขวดกับบรรยากาศภายนอก (รูปที่ 23)

ข้าว. 21. เสริมความแข็งแรงของกรวยเคมีแก้ว

ข้าว. 22. อุปกรณ์สำหรับติดตั้งกรวยบนกระจกในขาตั้งกล้อง

สำหรับงานวิเคราะห์เมื่อทำการกรอง ควรใช้กระบวนการวิเคราะห์ (รูปที่ 24) ลักษณะเฉพาะของกรวยเหล่านี้คือมีปลายตัดที่ยาวซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในซึ่งเล็กกว่าในส่วนบนกว่าในส่วนล่าง การออกแบบนี้ทำให้การกรองเร็วขึ้น

นอกจากนี้ยังมีกรวยวิเคราะห์ที่มีพื้นผิวด้านในเป็นยางที่รองรับตัวกรอง และมีการขยายตัวเป็นทรงกลมที่จุดที่กรวยผ่านเข้าไปในท่อ กรวยของการออกแบบนี้ช่วยให้กระบวนการกรองเร็วขึ้นเกือบสามเท่าเมื่อเทียบกับกรวยทั่วไป

ข้าว. 23. หัวฉีดสำหรับคอขวด ข้าว. 24. ช่องทางการวิเคราะห์

ช่องทางแยก(รูปที่ 25) ใช้เพื่อแยกของเหลวที่เข้ากันไม่ได้ (เช่น น้ำและน้ำมัน) มีทั้งรูปทรงกระบอกหรือรูปลูกแพร์ และโดยส่วนใหญ่แล้วจะติดตั้งตัวปิดกระจกพื้น

ที่ด้านบนของท่อทางออกคือก๊อกปิดกระจกพื้น ความจุของช่องทางแยกจะแตกต่างกัน (จาก 50 มล. ถึงหลายลิตร) ความหนาของผนังก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

ยิ่งความจุของกรวยเล็กลง ผนังก็จะยิ่งบางเท่านั้น และในทางกลับกัน

ระหว่างการใช้งาน การแยกช่องทางขึ้นอยู่กับความจุและรูปร่าง จะแข็งแกร่งขึ้นในรูปแบบต่างๆ กรวยทรงกระบอกที่มีความจุขนาดเล็กสามารถแก้ไขได้ที่เท้า กรวยขนาดใหญ่วางอยู่ระหว่างวงแหวนสองวง

ส่วนล่างของกรวยทรงกระบอกควรวางอยู่บนวงแหวนซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของกรวยเล็กน้อยวงแหวนด้านบนมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเล็กน้อย

หากกรวยสั่น ควรวางแผ่นไม้ก๊อกไว้ระหว่างวงแหวนกับกรวย

กรวยแยกรูปลูกแพร์จับจ้องอยู่ที่วงแหวนโดยยึดคอด้วยเท้า กรวยได้รับการแก้ไขก่อนเสมอจากนั้นจึงเทของเหลวที่จะแยกออกเท่านั้น

กรวยดรอป (รูปที่ 26) แตกต่างจากช่องทางแยกตรงที่เบากว่า ผนังบาง และ

ข้าว. 25. การแยกช่องทาง ข้าว. 26. กรวยหยด

ในกรณีส่วนใหญ่มีปลายยาว กรวยเหล่านี้ใช้ในงานจำนวนมาก เมื่อสารถูกเติมลงในมวลปฏิกิริยาเป็นส่วนเล็กๆ หรือหยดทีละหยด ดังนั้นพวกเขามักจะเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือ กรวยได้รับการแก้ไขที่คอขวดในส่วนบาง ๆ หรือด้วยจุกไม้ก๊อกหรือยาง

ก่อนทำงานกับกรวยแยกหรือปล่อย ส่วนก๊อกแก้วต้องหล่อลื่นอย่างระมัดระวังด้วยปิโตรเลียมเจลลี่หรือสารหล่อลื่นพิเศษ

ทำให้สามารถเปิด faucet ได้อย่างง่ายดายและง่ายดาย ซึ่งสำคัญมาก เนื่องจากหาก faucet เปิดอย่างแน่นหนา มันสามารถทำลายหรือทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดเสียหายเมื่อเปิด

ต้องทาสารหล่อลื่นแบบบางมาก เพื่อที่เมื่อหมุน faucet จะไม่เข้าไปในท่อกรวยหรือภายในช่องเปิดของ faucet

สำหรับการไหลของของเหลวที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นจากกรวยหยดและเพื่อตรวจสอบอัตราการจ่ายของเหลว ใช้กรวยหยดด้วยหัวฉีด (รูปที่ 27) ช่องทางดังกล่าวทันทีหลังจากแตะมีส่วนขยายที่ผ่านเข้าไปในท่อ ของเหลวเข้าสู่การขยายตัวนี้ผ่านทางท่อสั้นผ่านก๊อกปิดเปิดปิดและจากนั้นเข้าไปในท่อกรวย

ข้าว. 27. กรวยหยดพร้อมหัวฉีด

ข้าว. 28. แว่นตาเคมี.

ข้าว. 29. กรวยแบนพร้อมหัวฉีด

เครื่องแก้ว 1 2 3

ดูสิ่งนี้ด้วย

บทที่ 25

คลังบทเรียน › กฎพื้นฐานของเคมี

บทที่ 25 " กฎหมายบอยล์-มาริออตต์» จากหลักสูตร « เคมีสำหรับหุ่น» พิจารณากฎหมายเกี่ยวกับความดันและปริมาตรของก๊าซ ตลอดจนกราฟของความดันกับปริมาตรและปริมาตรกับความดัน ฉันขอเตือนคุณว่าในบทเรียนที่แล้ว "ความดันแก๊ส" เราได้ตรวจสอบอุปกรณ์และหลักการทำงานของบารอมิเตอร์ปรอท และยังกำหนดความดันและพิจารณาหน่วยวัดด้วย

โรเบิร์ต บอยล์(1627-1691) ซึ่งเราเป็นหนี้คำนิยามที่ถูกต้องขององค์ประกอบทางเคมีเป็นครั้งแรก (เราจะเรียนรู้ในบทที่ 6) ก็สนใจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในภาชนะที่มีอากาศบริสุทธิ์ด้วยเช่นกัน

ในการประดิษฐ์ปั๊มสุญญากาศเพื่อสูบลมออกจากภาชนะปิด เขาดึงความสนใจไปที่สถานที่ซึ่งคุ้นเคยกับใครก็ตามที่เคยสูบลมห้องบอลหรือบีบลูกโป่งอย่างระมัดระวัง: ยิ่งอากาศในภาชนะปิดถูกบีบอัดมากเท่าไร ก็ยิ่งต้านทานการอัดได้มากเท่านั้น .

Boyle เรียกคุณสมบัตินี้ว่า " ความกระฉับกระเฉง» อัดอากาศและวัดโดยใช้อุปกรณ์ง่ายๆ ดังรูป 3.2, ก และ ข.

Boyle ผนึกอากาศด้วยปรอทที่ปลายปิดของท่อโค้ง (รูปที่ 3-2, a) แล้วอัดอากาศนี้ ค่อยๆ เพิ่มปรอทไปที่ปลายเปิดของท่อ (รูปที่ 3-2, b)

ความดันที่เกิดจากอากาศในส่วนปิดของท่อเท่ากับผลรวมของความดันบรรยากาศและความดันของคอลัมน์ปรอทที่มีความสูง h (h คือความสูงที่ระดับปรอทที่ปลายเปิดของท่อเกิน ระดับปรอทที่ปลายปิด) ข้อมูลการวัดความดันและปริมาตรที่ได้รับจาก Boyle แสดงไว้ในตาราง 3-1.

แม้ว่า Boyle ไม่ได้ใช้มาตรการพิเศษเพื่อรักษาอุณหภูมิของแก๊สให้คงที่ แต่ดูเหมือนว่าในการทดลองของเขาจะมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น อย่างไรก็ตาม บอยล์สังเกตว่าความร้อนจากเปลวเทียนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในคุณสมบัติของอากาศ

การวิเคราะห์ข้อมูลความดันและปริมาตรของอากาศระหว่างการบีบอัด

ตารางที่ 3-1ซึ่งมีข้อมูลการทดลองของ Boyle เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของอากาศในบรรยากาศ อยู่ใต้สปอยเลอร์

หลังจากที่ผู้วิจัยได้รับข้อมูลที่คล้ายกับในตาราง 3-1 เขาพยายามหาสมการทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับปริมาณที่ขึ้นต่อกันสองปริมาณที่เขาวัดได้

วิธีหนึ่งในการได้สมการดังกล่าวคือ วาดกราฟกำลังต่างๆ ของปริมาณหนึ่งกับอีกปริมาณหนึ่งโดยหวังว่าจะได้กราฟเส้นตรง

สมการทั่วไปของเส้นตรงคือ:

โดยที่ x และ y เป็นตัวแปรที่เกี่ยวข้องกัน และ a และ b เป็นตัวเลขคงที่ ถ้า b เป็นศูนย์ จะมีเส้นตรงผ่านจุดกำเนิด

ในรูป 3-3 แสดงวิธีการต่างๆ ของการแสดงข้อมูลแบบกราฟิกสำหรับแรงดัน P และปริมาตร V ตามที่กำหนดในตาราง 3-1.

กราฟของ P เทียบกับ 1/K และ V กับ 1/P เป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิด

พล็อตของ log P กับ log V ยังเป็นเส้นตรงที่มีความลาดเอียงเชิงลบซึ่งมีมุมแทนเจนต์เป็น -1 แผนภาพทั้งสามนี้นำไปสู่สมการที่เท่ากัน:

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

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

แต่ละสมการเหล่านี้เป็นหนึ่งในตัวแปร กฎหมายบอยล์-มาริออตต์ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีการกำหนดสูตรดังนี้ สำหรับจำนวนโมลของก๊าซที่กำหนด ความดันของก๊าซจะเป็นสัดส่วนกับปริมาตรของแก๊ส โดยที่อุณหภูมิของแก๊สจะคงที่

อย่างไรก็ตาม คุณอาจสงสัยว่าเหตุใดกฎหมาย Boyle-Mariotte จึงถูกเรียกว่าเป็นชื่อคู่ เรื่องนี้เกิดขึ้นเพราะว่ากฎหมายนี้ ซึ่งเป็นอิสระจากโรเบิร์ต บอยล์ ผู้ค้นพบกฎหมายนี้ในปี ค.ศ. 1662 ถูกค้นพบอีกครั้งโดยเอ็ดมี มาริออตต์ในปี ค.ศ. 1676 แค่นั้นแหละ.

เมื่อความสัมพันธ์ระหว่างสองปริมาณที่วัดได้นั้นง่ายพอ ๆ กับในกรณีนี้ ก็สามารถสร้างเป็นตัวเลขได้เช่นกัน

หากค่าความดัน P แต่ละค่าคูณด้วยค่าที่สอดคล้องกันของปริมาตร V จะเป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์ทั้งหมดสำหรับตัวอย่างก๊าซที่กำหนดที่อุณหภูมิคงที่นั้นมีค่าใกล้เคียงกัน (ดูตาราง 3-1) จึงเขียนได้ว่า

สมการ (3-3g) อธิบายความสัมพันธ์แบบไฮเปอร์โบลิกระหว่างค่าของ P และ V (ดูรูปที่ 3-3, a) ในการตรวจสอบว่ากราฟของการพึ่งพา P บน V จากข้อมูลการทดลองนั้นสอดคล้องกับไฮเปอร์โบลาจริง ๆ เราจะสร้างกราฟเพิ่มเติมของการพึ่งพาของผลิตภัณฑ์ P V บน P และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามันเป็นเส้นตรงแนวนอน (ดูรูปที่ . 3-3, จ)

Boyle พบว่าสำหรับปริมาณของก๊าซใด ๆ ที่อุณหภูมิคงที่ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน P และปริมาตร V นั้นอธิบายได้ค่อนข้างน่าพอใจโดยความสัมพันธ์

P V = const (ที่ค่าคงที่ T และ n) (3-4)

สูตรจากกฎหมายบอยล์-มาริออตต์

เพื่อเปรียบเทียบปริมาตรและความดันของตัวอย่างก๊าซชนิดเดียวกันภายใต้สภาวะที่ต่างกัน (แต่ที่อุณหภูมิคงที่) จะสะดวกในการแสดง กฎหมายบอยล์-มาริออตต์ในสูตรต่อไปนี้:

โดยที่ดัชนี 1 และ 2 สอดคล้องกับสองเงื่อนไขที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างที่ 4 ถุงอาหารพลาสติกที่ส่งไปยังที่ราบสูงโคโลราโด (ดูตัวอย่างที่ 3) มักจะระเบิดเนื่องจากอากาศในถุงขยายออกเมื่อเพิ่มขึ้นจากระดับน้ำทะเลเป็นความสูง 2500 เมตรภายใต้สภาวะที่ความดันบรรยากาศลดลง

หากเราคิดว่ามีอากาศภายในถุง 100 cm3 ที่ความดันบรรยากาศที่สัมพันธ์กับระดับน้ำทะเล อากาศนี้ควรมีปริมาตรเท่าใดที่อุณหภูมิเดียวกันบนที่ราบสูงโคโลราโด (สมมติว่าถุงมีรอยย่นใช้เพื่อส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่ไม่จำกัดการขยายตัวของอากาศ ข้อมูลที่ขาดหายไปควรนำมาจากตัวอย่างที่ 3)

วิธีการแก้
เราจะใช้กฎของบอยล์ในรูปแบบของสมการ (3-5) โดยที่ดัชนี 1 จะอ้างถึงสภาวะที่ระดับน้ำทะเล และดัชนี 2 ถึงสภาวะที่ระดับความสูง 2500 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล จากนั้น P1 = 1.000 atm, V1 = 100 cm3, P2 = 0.750 atm และ V2 ควรคำนวณ ดังนั้น,