Định luật hô hấp của Boyle - Mariotte. Định luật khí Biểu thức toán học của định luật Boyle Marriott

Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang một nghiên cứu chi tiết hơn về câu hỏi áp suất của một khối khí nhất định thay đổi như thế nào nếu nhiệt độ của nó không đổi và chỉ có thể tích của chất khí thay đổi. Chúng tôi đã tìm ra những gì đẳng nhiệt Quá trình được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ của các vật xung quanh chất khí không đổi, thể tích của chất khí thay đổi chậm nên nhiệt độ của chất khí tại bất kỳ thời điểm nào của quá trình không chênh lệch nhiệt độ của chất khí xung quanh. các cơ quan. Do đó, chúng ta đặt ra câu hỏi: thể tích và áp suất liên hệ với nhau như thế nào trong quá trình biến đổi đẳng nhiệt ở trạng thái của chất khí? Kinh nghiệm hàng ngày dạy chúng ta rằng khi thể tích của một khối khí nào đó giảm, áp suất của nó tăng lên. Ví dụ như sự gia tăng độ đàn hồi khi bơm hơi bóng đá, xe đạp hoặc lốp ô tô. Câu hỏi đặt ra: chính xác thì áp suất của một chất khí tăng lên khi thể tích giảm, nếu nhiệt độ của chất khí không đổi thì sẽ như thế nào?

Câu trả lời cho câu hỏi này được đưa ra bởi các nghiên cứu được thực hiện vào thế kỷ 17 bởi nhà vật lý và hóa học người Anh Robert Boyle (1627-1691) và nhà vật lý người Pháp Edem Mariotte (1620-1684).

Các thí nghiệm thiết lập mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của một chất khí có thể được tái hiện: trên một giá đỡ thẳng đứng , được trang bị với các bộ phận, có ống thủy tinh NHƯNG và TẠI, nối với nhau bằng một ống cao su C. Người ta rót thủy ngân vào các ống. Ống B hở đầu, ống A có khóa vòi. Hãy để chúng tôi đóng vòi này, do đó khóa một khối lượng không khí nhất định trong ống NHƯNG. Miễn là chúng ta không di chuyển các ống thì mức thủy ngân trong cả hai ống là như nhau. Điều này có nghĩa là áp suất của không khí bị mắc kẹt trong ống NHƯNG, giống như áp suất không khí xung quanh.

Bây giờ chúng ta hãy từ từ nhấc máy TẠI. Chúng ta sẽ thấy rằng thủy ngân trong cả hai ống sẽ dâng lên, nhưng không theo cùng một cách: trong ống TẠI Mức thủy ngân sẽ luôn cao hơn ở A. Tuy nhiên, nếu hạ ống B xuống thì mức thủy ngân ở hai đầu gối giảm, nhưng trong ống TẠI giảm nhiều hơn NHƯNG. Thể tích không khí bị mắc kẹt trong ống NHƯNG, có thể được đếm từ các vạch chia của ống NHƯNG.Áp suất của không khí này sẽ khác với áp suất của khí quyển bằng một lượng áp suất của cột thủy ngân, chiều cao của cột này bằng hiệu giữa mức thủy ngân trong ống A và B. At. nhấc điện thoại lên TẠIáp suất của cột thủy ngân được thêm vào áp suất khí quyển. Khối lượng không khí trong A giảm. Khi thả ống TẠI mức thủy ngân trong nó thấp hơn trong A, và áp suất của cột thủy ngân được trừ đi áp suất khí quyển; thể tích không khí trong A

tăng tương ứng. So sánh các giá trị của áp suất và thể tích của khối khí trong ống A thu được theo cách này, ta sẽ tin rằng khi thể tích của một khối khí nào đó tăng lên một số lần thì áp suất của nó cũng giảm đi một lượng, và ngược lại. Nhiệt độ của không khí trong ống trong các thí nghiệm của chúng ta có thể coi là không thay đổi. Các thí nghiệm tương tự có thể được thực hiện với các chất khí khác. Kết quả cũng giống nhau. Vì vậy,

áp suất của một khối khí nhất định ở nhiệt độ không đổi tỉ lệ nghịch với thể tích của khối khí (định luật Boyle-Mariotte).Đối với khí hiếm, định luật Boyle-Mariotte được thỏa mãn ở mức độ cao

sự chính xác. Đối với các chất khí được nén hoặc làm lạnh cao, người ta thấy có những sai lệch đáng chú ý so với định luật này. Công thức biểu thị định luật Boyle-Mariotte.

Phát biểu của định luật Boyle - Mariotte như sau:

Ở dạng toán học, câu lệnh này được viết dưới dạng công thức

$pV = C,$

ở đâu $P$ - áp suất khí ga; $V$ là thể tích của khí, và $C$ - một giá trị không đổi trong các điều kiện xác định. Nói chung, giá trị $C$ được xác định bởi bản chất hóa học, khối lượng và nhiệt độ của chất khí.

Rõ ràng, nếu chỉ số 1 chỉ định các đại lượng liên quan đến trạng thái ban đầu của khí và chỉ số 2 - đến cái cuối cùng, thì công thức trên có thể được viết dưới dạng

$p_1 V_1 = p_2 V_2$ .

Từ điều đã nói và các công thức trên, dạng biểu thức của sự phụ thuộc của áp suất khí vào thể tích của nó trong một quá trình đẳng nhiệt như sau:

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

Sự phụ thuộc này là một sự phụ thuộc khác, tương đương với biểu thức thứ nhất về nội dung của định luật Boyle-Mariotte. Cô ấy có nghĩa là

Áp suất của một khối khí nhất định ở nhiệt độ không đổi tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.

Khi đó mối quan hệ giữa trạng thái đầu và trạng thái cuối của chất khí tham gia quá trình đẳng nhiệt có thể được biểu diễn như sau:

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

Cần lưu ý rằng khả năng áp dụng của công thức này và công thức trên, liên hệ giữa áp suất và thể tích ban đầu và cuối cùng của khí với nhau, không giới hạn trong trường hợp các quá trình đẳng nhiệt. Công thức vẫn có giá trị ngay cả trong những trường hợp khi nhiệt độ thay đổi trong quá trình, nhưng do kết quả của quá trình, nhiệt độ cuối cùng bằng nhiệt độ ban đầu.

Điều quan trọng cần làm rõ là định luật này chỉ có hiệu lực trong những trường hợp khí đang được xem xét có thể được coi là lý tưởng. Đặc biệt, định luật Boyle-Mariotte được thực hiện với độ chính xác cao liên quan đến khí hiếm. Nếu chất khí bị nén nhiều, thì quan sát thấy những sai lệch đáng kể so với định luật này.

Hậu quả

Định luật Boyle-Mariotte phát biểu rằng áp suất của một chất khí trong quá trình đẳng nhiệt tỷ lệ nghịch với thể tích mà chất khí đó chiếm giữ. Nếu tính đến khối lượng riêng của khí cũng tỉ lệ nghịch với thể tích mà nó chiếm, thì chúng ta sẽ đi đến kết luận:

Trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất của một chất khí thay đổi tỷ lệ thuận với khối lượng riêng của nó.

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

Do đó, chúng tôi đi đến kết luận:

Hệ số nén đẳng nhiệt của khí lý tưởng bằng nghịch đảo của áp suất của nó.

Xem thêm

Viết nhận xét cho bài báo "Định luật Boyle - Mariotte"

Ghi chú

Petrushevsky F.F.// Từ điển bách khoa của Brockhaus và Efron
// Từ điển Bách khoa Vật lý / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M .: Bách khoa toàn thư Liên Xô, 1988. - T. 1. - S. 221-222. - 704 tr. - 100.000 bản
Sivukhin D.V. Khóa học vật lý đại cương. - M .: Fizmatlit, 2005. - T. II. Nhiệt động lực học và vật lý phân tử. - S. 21-22. - 544 tr. - ISBN 5-9221-0601-5.
Sách giáo khoa vật lý sơ cấp / Ed. G. S. Landsberg. - M .: Nauka, 1985. - T. I. Cơ học. Nhiệt. Vật lý phân tử. - S. 430. - 608 tr.
Kikoin A. K., Kikoin I. K. Vật lý phân tử. - M .: Nauka, 1976. - S. 35-36.
Ở khối lượng không đổi.
Livshits L. D.// Từ điển Bách khoa Vật lý / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M .: Từ điển Bách khoa toàn thư của Nga, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 tr. - 40.000 bản. - ISBN 5-85270-087-8.

Văn chương

Petrushevsky F.F.// Từ điển Bách khoa toàn thư của Brockhaus và Efron: gồm 86 tập (82 tập và 4 tập bổ sung). - Xanh Pê-téc-bua. , 1890-1907.

Một đoạn trích đặc trưng cho Định luật Boyle - Mariotte

“Cô ấy là người giỏi nhất,” một giọng nữ thô thiển đáp lại, và sau đó Marya Dmitrievna bước vào phòng.
Tất cả các tiểu thư và thậm chí cả các phu nhân, trừ những người lớn tuổi nhất, đều đứng dậy. Marya Dmitrievna dừng lại ở cửa và, từ chiều cao của thân hình cường tráng, ngẩng cao đầu năm mươi tuổi với những lọn tóc màu xám, nhìn xung quanh những vị khách và như thể cuộn người lại, không vội vàng kéo thẳng ống tay áo rộng của mình. Marya Dmitrievna luôn nói tiếng Nga.
“Chúc mừng sinh nhật cô gái có con,” cô ấy nói với giọng to và dày lấn át tất cả những âm thanh khác. “Bạn có phải là một tội nhân già không,” cô quay sang người đếm, người đang hôn tay cô, “bạn có nhớ uống trà ở Moscow không?” Chạy lũ chó đi đâu? Nhưng cha phải làm sao, đây là cách lớn lên của những con chim này ... - Cô chỉ tay về phía các cô. - Dù muốn hay không, bạn cũng cần tìm kiếm những người cầu hôn.
- Sao, Cossack của tôi? (Marya Dmitrievna gọi Natasha là Cossack) - cô ấy nói, dùng tay vuốt ve Natasha, người tiến lại gần tay cô ấy mà không hề sợ hãi và vui vẻ. - Biết là lọ thuốc là con gái, nhưng tôi yêu nó.
Cô lấy ra đôi bông tai yakhon hình quả lê từ chiếc lưới khổng lồ của mình và đưa chúng cho Natasha, người đang rạng rỡ và bừng bừng trong ngày sinh nhật, ngay lập tức quay lưng lại với cô và quay sang Pierre.
- Ơ, ơ! tốt bụng! lại đây, ”cô ấy nói với một giọng nói nhỏ và yên tĩnh chế giễu. - Cố lên em ơi ...
Và cô ấy còn xắn tay áo lên cao hơn một cách đe dọa.
Pierre đi tới, ngây ngô nhìn cô qua cặp kính cận.
"Đến, đến, thân yêu!" Tôi đã nói sự thật một mình với cha bạn, khi ông ấy xảy ra, và sau đó Chúa ra lệnh cho bạn.
Cô ấy dừng lại. Tất cả mọi người đều im lặng, chờ đợi những gì sắp đến, và cảm thấy rằng chỉ có một lời nói đầu.
- Được rồi, không có gì để nói! con ngoan! ... Ông bố nằm trên giường, tự sướng, ông đặt của quý lên lưng gấu. Xấu hổ về bố, xấu hổ về bố! Tốt hơn là đi chiến tranh.
Cô quay đi và đưa tay cho người đếm, người khó có thể nhịn được cười.
- Thôi, ra bàn uống trà đã đến giờ chưa? Marya Dmitrievna nói.
Số đếm đi trước Marya Dmitrievna; sau đó là nữ bá tước, người được lãnh đạo bởi một đại tá hussar, người phù hợp mà Nikolai được cho là bắt kịp trung đoàn. Anna Mikhailovna bên Shinshin. Berg đưa tay cho Vera. Julie Karagina tươi cười đi cùng Nikolai đến bàn. Phía sau họ là những cặp vợ chồng khác, trải dài khắp hội trường, và đằng sau họ là những đứa trẻ, gia sư và gia sư. Những người phục vụ khuấy động, những chiếc ghế xộc xệch, tiếng nhạc vang lên trong các gian hàng của dàn hợp xướng, và những vị khách đã ổn định chỗ ngồi. Tiếng nhạc quê hương của bá tước được thay thế bằng tiếng dao dĩa, tiếng khách, tiếng bước chân lặng lẽ của những người phục vụ.
Ở một đầu bàn, nữ bá tước ngồi ở đầu. Bên phải là Marya Dmitrievna, bên trái là Anna Mikhailovna và các khách mời khác. Ở đầu bên kia ngồi đếm, bên trái là đại tá hussar, bên phải là Shinshin và những vị khách nam khác. Ở một bên của chiếc bàn dài, những người trẻ tuổi hơn: Vera bên cạnh Berg, Pierre bên cạnh Boris; mặt khác, trẻ em, gia sư và gia sư. Từ đằng sau chiếc bình pha lê, chai và lọ hoa quả, bá tước liếc nhìn vợ và cô ấy đội mũ cao có dải ruy băng xanh và chăm chỉ rót rượu mời hàng xóm, không quên mình. Nữ bá tước, cũng vì những quả dứa, không quên bổn phận của một bà chủ, đã ném những cái nhìn đáng kể về phía người chồng, người có cái đầu và khuôn mặt hói, đối với cô, được phân biệt rõ ràng bởi mái tóc bạc đỏ của họ. Có một tiếng lảm nhảm thường xuyên ở cuối các phụ nữ; Giọng nói của người đàn ông càng lúc càng lớn, đặc biệt là vị đại tá hussar, người đã ăn uống rất nhiều, càng lúc càng đỏ mặt, đến nỗi số đó đã lấy anh ta làm gương cho những người khách khác. Berg, với một nụ cười dịu dàng, nói với Vera về sự thật rằng tình yêu là một cảm giác không phải trần gian, mà là trên trời. Boris gọi người bạn mới của mình là Pierre là những vị khách ngồi cùng bàn và trao đổi ánh mắt với Natasha, người đang ngồi đối diện với anh. Pierre ít nói, nhìn nhiều gương mặt mới và ăn nhiều. Bắt đầu từ hai món súp, từ đó anh ta chọn một con la rùa, [rùa,] và kulebyaki, và cho đến gà gô, anh ta không bỏ sót một món ăn nào và không một loại rượu nào, mà người quản gia trong một cái chai bọc trong khăn ăn đã mắc kẹt một cách bí ẩn. từ sau vai người hàng xóm của mình, nói hoặc “drey Madeira, hoặc rượu Hungary, hoặc rượu Rhine. Anh thay chiếc ly đầu tiên trong bốn chiếc ly pha lê bằng chữ lồng của bá tước đứng trước mỗi thiết bị, uống một cách thích thú, càng ngày càng nhìn khách hài lòng. Natasha, người đang ngồi đối diện với anh, nhìn Boris, khi những cô gái mười ba tuổi nhìn vào chàng trai mà họ vừa hôn lần đầu tiên và người họ đang yêu. Đôi khi ánh mắt này của cô lại hướng về Pierre, và dưới cái nhìn của cô gái vui tính, hoạt bát này, chính anh cũng muốn cười mà không biết tại sao.
Nikolai đang ngồi cách xa Sonya, cạnh Julie Karagina, và một lần nữa, với nụ cười vô tình đó, anh nói gì đó với cô. Sonya nở một nụ cười tươi, nhưng dường như cô ấy đang bị dằn vặt bởi sự ghen tuông: cô ấy tái mặt, rồi đỏ mặt, và cố gắng hết sức để lắng nghe những gì Nikolai và Julie đang nói với nhau. Cô gia sư nhìn xung quanh một cách khó chịu, như thể chuẩn bị cho mình một cuộc cự tuyệt, nếu có ai đó nghĩ đến việc xúc phạm bọn trẻ. Anh chàng gia sư người Đức đã cố gắng ghi nhớ các loại thực phẩm, món tráng miệng và rượu để mô tả chi tiết mọi thứ trong một bức thư gửi cho gia đình anh ta ở Đức, và rất khó chịu khi thấy người quản gia, với một cái chai được bọc trong khăn ăn, bao quanh. anh ta. Người Đức cau mày, cố tỏ ra không muốn nhận rượu này, nhưng cảm thấy bị xúc phạm vì không ai muốn hiểu rằng mình cần rượu không phải để giải cơn khát, không phải vì tham lam mà là vì sự tò mò của lương tâm.

Nam bàn cuối cuộc trò chuyện càng trở nên sôi nổi. Vị đại tá nói rằng bản tuyên ngôn tuyên chiến đã được xuất bản ở Petersburg, và bản sao mà chính ông ta đã thấy, hiện đã được chuyển phát nhanh tới Tổng tư lệnh.

Dựa theo Định luật Boyle- marriotte, ở nhiệt độ không đổi, khối lượng khí ga tỉ lệ nghịch với áp suất.

Điều này có nghĩa là khi áp suất lên chất khí tăng lên thì thể tích của chất khí giảm đi và ngược lại. Đối với một lượng khí không đổi Định luật Boyle - Mariotte cũng có thể hiểu như sau: ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất và thể tích là một giá trị không đổi. Điều này được thể hiện dưới dạng công thức:

P x V \ u003d K, trong đó P là áp suất tuyệt đối, V là thể tích; K là một hằng số.

Nếu P và V thay đổi thì P 1 x V 1 \ u003d K và P 2 x V 2 \ u003d K.

Kết hợp hai phương trình sẽ cho P 1 x V 1 = P 2 x V 2.

Nếu một lượng khí cố định được bơm vào một bình chứa cứng, chẳng hạn như bình có bình khí nén, thì do thể tích của bình không đổi, nó sẽ xác định áp suất của khí bên trong nó. Nếu cùng một lượng khí lấp đầy một vật chứa đàn hồi, chẳng hạn như một quả bóng bay. nó sẽ nở ra cho đến khi áp suất của chất khí bên trong nó bằng áp suất của môi trường. Trong trường hợp này, áp suất xác định thể tích của vật chứa.

Hiệu quả của việc tăng áp suất theo độ sâu lặn biển trên ví dụ của một chai nhựa. Khi áp suất của một chất khí tăng lên thì thể tích của chất khí đó giảm đi và ngược lại.

Ở mực nước biển, áp suất là 1 bar. Ở độ sâu 10 mét, áp suất tăng gấp đôi lên 2 bar và sau đó tăng 1 bar sau mỗi 10 mét ngâm. Hãy tưởng tượng một chai thủy tinh ngược không có nút chai, có không khí bên trong. Khi nhúng bình đến độ sâu 10 mét, áp suất ở đó là 2 bar. không khí bên trong nó sẽ bị nén xuống một nửa thể tích ban đầu. Ở độ sâu 20 mét, áp suất sẽ là 3 bar. và không khí sẽ bị nén đến một phần ba thể tích ban đầu. Ở độ sâu 30 mét, nơi áp suất tăng lên 4 bar. thể tích của không khí sẽ chỉ còn một phần tư so với ban đầu.

Nếu một sức ép và thể tích của một chất khí tỉ lệ nghịch, áp suất và khối lượng riêng tỉ lệ thuận. Khi áp suất của một chất khí tăng lên và thể tích của nó giảm đi, thì khoảng cách giữa các phân tử khí giảm đi và chất khí đó trở nên đặc hơn. Ở áp suất cao gấp đôi khí quyển, một thể tích khí nhất định đậm đặc gấp đôi không khí gần bề mặt nước, v.v. Do đó, ở độ sâu, thợ lặn sử dụng hết nguồn cung cấp không khí sẵn có của họ nhanh hơn. Một luồng khí đầy đủ ở áp suất gấp đôi áp suất khí quyển chứa nhiều gấp đôi số phân tử không khí ở bề mặt. Do đó, ở áp suất 3 atm, khí cầu sẽ chỉ tồn tại được một phần ba thời gian mà một người có thể sử dụng quả bóng này trên bề mặt.

thợ lặn phải hít thở không khí, áp suất của nó bằng áp suất của môi trường nước xung quanh. Chỉ khi đó, bất kể độ sâu của việc ngâm là bao nhiêu, sự giãn nở của không khí đến thể tích bình thường của phổi sẽ được đảm bảo. Bộ điều chỉnh khí là một hệ thống van làm giảm áp suất của khí nén trong xi lanh xuống áp suất nước ngang với phổi của người thợ lặn. thợ lặn không muốn lãng phí không khí trong bể của họ, vì vậy bộ điều chỉnh được thiết kế theo cách đó. chỉ cung cấp không khí khi cần thiết. Do đó có tên khác - "van cầu". nghĩa là, một van hoạt động theo yêu cầu.

Ở mọi ngâm mình thợ lặn Mang theo các vật dụng khác nhau của thiết bị có chứa khí, bao gồm thiết bị kiểm soát độ nổi, bình khí, mặt nạ, bộ quần áo bằng cao su tổng hợp khô và ướt được làm từ vật liệu có chứa các bọt khí nhỏ. Cơ thể chúng ta cũng có các khoang chứa đầy khí: xoang, tai. dạ dày và phổi. Ngoại trừ các xi lanh cứng, tất cả các khoang chứa đầy khí sẽ co lại khi đi xuống và nở ra khi đi lên. Khi lên đến mặt nước, thợ lặn phải làm giảm không khí đang giãn nở trong phổi, cân bằng áp suất trong tai và xoang để tránh đau và tổn thương mô, được gọi là chấn thương vùng kín. (Điều này không áp dụng cho các điểm dừng giải nén - chúng là một chủ đề riêng biệt.)

Người ta tin rằng sự giãn nở của các chất khí trong cơ thể người thợ lặn đặc biệt mạnh mẽ trong 10 mét cuối cùng khi đi lên, đó là lý do tại sao ở giai đoạn này, bạn nên bay lên từ từ, thở ra dần dần không khí.

Thành phần của nước biển

Trong số các hợp chất hóa học cho nước biển vị mặn của nó bị chi phối bởi muối ăn (natri clorua). Trung bình, nước biển chứa khoảng 3% muối, mặc dù con số này có thể thay đổi từ 1% ở các vùng biển cực đến 5% ở các vùng biển kín, chẳng hạn như Địa Trung Hải và Đỏ. Muối thu được khi làm bay hơi nước biển là 77,76% natri clorua, 10,88% magie clorua, 4,74% magie sunfat, 3,60% canxi sunfat, 46% từ kali clorua, 0,22% từ magie bromua và 0,34% từ canxi cacbonat.

Các định luật cơ bản của khí lý tưởng được sử dụng trong nhiệt động lực học kỹ thuật để giải quyết một số vấn đề kỹ thuật và công nghệ trong quá trình xây dựng tài liệu thiết kế và công nghệ cho thiết bị hàng không, động cơ máy bay; sản xuất và vận hành của họ.

Những định luật này ban đầu được thu thập bằng thực nghiệm. Sau đó, chúng được bắt nguồn từ lý thuyết động học phân tử về cấu trúc của các vật thể.

Định luật Boyle - Mariotte thiết lập sự phụ thuộc của thể tích khí lý tưởng vào áp suất ở nhiệt độ không đổi. Sự phụ thuộc này được nhà hóa học và vật lý người Anh R. Boyle suy ra vào năm 1662 rất lâu trước khi lý thuyết động học của khí ra đời. Không phụ thuộc vào Boyle vào năm 1676, E. Mariotte đã phát hiện ra định luật tương tự. Định luật Robert Boyle (1627 - 1691), nhà hóa học và vật lý người Anh, người đã thiết lập định luật này vào năm 1662, và Edme Mariotte (1620 - 1684), nhà vật lý người Pháp, người đã thiết lập định luật này vào năm 1676: tích của thể tích của một khối lượng nhất định của một khí lý tưởng và áp suất của nó không đổi ở nhiệt độ không đổi hoặc.

Luật được gọi là Boyle-Mariotte và nói rằng ở nhiệt độ không đổi, áp suất của một chất khí tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.

Để ở nhiệt độ không đổi một khối khí nhất định ta có:

V 1 - thể tích khí ở áp suất R 1 ;

V 2 - thể tích khí ở áp suất R 2 .

Sau đó, theo luật, chúng ta có thể viết

Thay vào phương trình này giá trị của thể tích riêng và lấy khối lượng của khí này t= 1kg, chúng tôi nhận được

P 1 v 1 =P 2 v 2 hoặc pv= hăng sô .(5)

Khối lượng riêng của một chất khí là nghịch đảo của thể tích riêng của nó:

thì phương trình (4) có dạng

tức là, mật độ của các chất khí tỷ lệ thuận với áp suất tuyệt đối của chúng. Phương trình (5) có thể được coi là một biểu thức mới của định luật Boyle-Mariotte, có thể được xây dựng như sau: tích của áp suất và thể tích riêng của một khối lượng nhất định của cùng một khí lý tưởng đối với các trạng thái khác nhau của nó, nhưng ở cùng nhiệt độ, là một giá trị không đổi.

Định luật này có thể dễ dàng thu được từ phương trình cơ bản của lý thuyết động học của chất khí. Thay vào phương trình (2) số phân tử trên một đơn vị thể tích bằng tỉ lệ N/V (V là thể tích của một khối khí đã cho, N là số phân tử trong khối lượng) chúng ta nhận được

Vì đối với một khối lượng khí nhất định thì các đại lượng N và β không đổi, sau đó ở nhiệt độ không đổi T=hăng sôđối với một lượng khí tùy ý, phương trình Boyle – Mariotte sẽ có dạng

pV = hăng sô, (7)

và cho 1 kg khí đốt

pv = const.

Mô tả bằng đồ thị trong hệ tọa độ R – v thay đổi trạng thái của chất khí.

Ví dụ, áp suất của một khối khí nhất định có thể tích 1 m 3 là 98 kPa, sau đó, sử dụng phương trình (7), ta xác định áp suất của một khối khí có thể tích 2 m 3.

Tiếp tục tính toán, chúng tôi nhận được dữ liệu sau: V(m 3) bằng 1; 2; 3; bốn; 5; 6; tương ứng R(kPa) bằng 98; 49; 32,7; 24,5; 19,6; 16.3. Dựa trên những dữ liệu này, chúng tôi xây dựng một biểu đồ (Hình 1).

Cơm. 1. Sự phụ thuộc của áp suất của khí lý tưởng vào thể tích ở

nhiệt độ không đổi

Đường cong thu được là một hyperbol, thu được ở nhiệt độ không đổi, được gọi là đường đẳng nhiệt, và quá trình xảy ra ở nhiệt độ không đổi được gọi là đẳng nhiệt. Định luật Boyle-Mariotte là gần đúng và ở áp suất rất cao và nhiệt độ thấp là không thể chấp nhận được đối với các tính toán kỹ thuật nhiệt.

Luật đồng tính – L u s s a ka xác định sự phụ thuộc của thể tích một lượng khí lý tưởng vào nhiệt độ ở áp suất không đổi. (Định luật của Joseph Louis Gay-Lussac (1778 - 1850), nhà hóa học và vật lý người Pháp, người đầu tiên thiết lập định luật này vào năm 1802: thể tích của một khối lượng nhất định của khí lý tưởng ở áp suất không đổi tăng tuyến tính khi nhiệt độ tăng, đó là , khối lượng cụ thể ở đâu; β là hệ số giãn nở thể tích bằng 1 / 273,16 trên 1 o C.) Định luật được thiết lập bằng thực nghiệm vào năm 1802 bởi nhà vật lý và hóa học người Pháp Joseph Louis Gay-Lussac, người được đặt tên. Nghiên cứu sự nở vì nhiệt của chất khí bằng thực nghiệm, Gay-Lussac phát hiện ra rằng ở một áp suất không đổi, thể tích của tất cả các chất khí đều tăng gần như bằng nhau khi bị nung nóng, tức là khi nhiệt độ tăng thêm 1 ° C thì thể tích của một khối khí nhất định tăng lên. bằng 1/273 thể tích mà khối khí này chiếm ở 0 ° C.

Sự gia tăng thể tích trong quá trình gia nhiệt thêm 1 ° C theo cùng một giá trị không phải là ngẫu nhiên, nhưng nó là hệ quả của định luật Boyle-Mariotte. Đầu tiên, người ta nung nóng khí ở thể tích không đổi thêm 1oC thì áp suất của nó tăng 1/273 so với ban đầu. Khi đó khí nở ra ở nhiệt độ không đổi, áp suất của nó giảm xuống như ban đầu và thể tích tăng lên theo cùng một hệ số. Biểu thị thể tích của một khối khí nhất định ở 0 ° C qua V 0 và ở nhiệt độ t° C đến V t Hãy viết luật như sau:

Định luật Gay-Lussac cũng có thể được biểu diễn bằng đồ thị.

Cơm. 2. Sự phụ thuộc của thể tích khí lý tưởng vào nhiệt độ không đổi

sức ép

Sử dụng phương trình (8) và giả sử nhiệt độ là 0 ° C, 273 ° C, 546 ° C, ta tính được thể tích của khí tương ứng là V 0 , 2V 0 , 3V 0. Chúng ta hãy vẽ biểu đồ nhiệt độ khí trên trục abscissa trong một số thang đo có điều kiện (Hình 2), và các thể tích khí tương ứng với các nhiệt độ này dọc theo trục tọa độ. Nối các điểm thu được trên đồ thị ta được một đường thẳng, đó là đồ thị sự phụ thuộc của thể tích một lượng khí lý tưởng vào nhiệt độ ở áp suất không đổi. Một dòng như vậy được gọi là isobar, và quá trình này diễn ra ở áp suất không đổi - đường đẳng áp.

Một lần nữa chúng ta hãy chuyển sang đồ thị của sự thay đổi thể tích của chất khí theo nhiệt độ. Hãy tiếp tục đường thẳng đến giao điểm, với trục x. Giao điểm sẽ tương ứng với độ không tuyệt đối.

Giả sử rằng trong phương trình (8) giá trị V t= 0, thì chúng ta có:

nhưng kể từ khi V 0 ≠ 0, do đó, t= - 273 ° C. Nhưng - 273 ° C = 0K, được yêu cầu chứng minh.

Chúng tôi biểu diễn phương trình Gay-Lussac dưới dạng:

Nhớ rằng 273+ t=T và 273 K \ u003d 0 ° C, chúng tôi nhận được:

Thay vào phương trình (9) giá trị của khối lượng cụ thể và lấy t\ u003d 1 kg, chúng tôi nhận được:

Quan hệ (10) thể hiện định luật Gay-Lussac, có thể được xây dựng như sau: ở áp suất không đổi, thể tích riêng của các khối lượng giống hệt nhau của cùng một khí lý tưởng tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó. Như có thể thấy từ phương trình (10), định luật Gay-Lussac phát biểu rằng rằng thương số của phép chia thể tích riêng của một khối khí nhất định cho nhiệt độ tuyệt đối của nó là một giá trị không đổi ở áp suất không đổi đã cho.

Nói chung, phương trình biểu diễn định luật Gay-Lussac có dạng

và có thể nhận được từ phương trình cơ bản của lý thuyết động học của chất khí. Phương trình (6) có thể được biểu diễn dưới dạng

tại P=hăng sô ta thu được phương trình (11). Định luật Gay-Lussac được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật. Vì vậy, trên cơ sở định luật giãn nở thể tích của các chất khí, người ta đã chế tạo ra một nhiệt kế khí lý tưởng để đo nhiệt độ trong khoảng từ 1 đến 1400 K.

Luật Charles thiết lập sự phụ thuộc của áp suất của một khối lượng khí nhất định vào nhiệt độ ở một thể tích không đổi. Áp suất của một khí lý tưởng có khối lượng và thể tích không đổi tăng tuyến tính khi đun nóng,đó là nơi mà R o - áp suất tại t= 0 ° C.

Charles xác định rằng khi nung trong một thể tích không đổi, áp suất của tất cả các chất khí đều tăng gần như bằng nhau, tức là khi nhiệt độ tăng thêm 1 ° C thì áp suất của khối khí nào cũng tăng đúng bằng 1/273 áp suất của khối khí này ở 0 ° C. Hãy để chúng tôi biểu thị áp suất của một khối lượng khí nhất định trong một bình ở 0 ° C qua R 0 và ở nhiệt độ t° qua P t. Khi nhiệt độ tăng 1 ° C, áp suất tăng lên và khi nhiệt độ tăng t° Áp suất tăng lên. áp suất ở nhiệt độ t° C bằng với mức tăng áp suất ban đầu cộng với hoặc

Công thức (12) cho phép bạn tính áp suất ở bất kỳ nhiệt độ nào nếu biết áp suất ở 0 ° C. Trong tính toán kỹ thuật, một phương trình (định luật Charles) thường được sử dụng, dễ dàng thu được từ quan hệ (12).

Bởi vì, và 273 + t = T hoặc 273 K = 0 ° C = T 0

Ở thể tích riêng không đổi, áp suất tuyệt đối của khí lý tưởng tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Bằng cách hoán đổi các số hạng giữa của tỷ trọng, chúng ta nhận được

Phương trình (14) là một biểu thức của định luật Charles ở dạng tổng quát. Phương trình này có thể dễ dàng suy ra từ công thức (6)

Tại V=hăng sô chúng ta thu được phương trình tổng quát của định luật Charles (14).

Để xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của một khối lượng khí nhất định vào nhiệt độ ở thể tích không đổi, ta sử dụng phương trình (13). Ví dụ, ở nhiệt độ 273 K = 0 ° C, áp suất của một khối khí nhất định là 98 kPa. Theo phương trình, áp suất ở nhiệt độ 373, 473, 573 ° C tương ứng sẽ là 137 kPa (1,4 kgf / cm 2), 172 kPa (1,76 kgf / cm 2), 207 kPa (2,12 kgf / cm 2). Dựa trên những dữ liệu này, chúng tôi xây dựng một biểu đồ (Hình 3). Đường thẳng thu được được gọi là đường đẳng cự, và quá trình tiến hành ở thể tích không đổi được gọi là đường đẳng phí.

Cơm. 3. Sự phụ thuộc của áp suất khí vào nhiệt độ ở thể tích không đổi

Định luật Boyle - Mariotte

Định luật Boyle - Mariotte- một trong những định luật khí cơ bản, được Robert Boyle phát hiện vào năm 1662 và được Edme Mariotte phát hiện lại một cách độc lập vào năm 1676. Mô tả hoạt động của chất khí trong quá trình đẳng nhiệt. Định luật là hệ quả của phương trình Clapeyron.

1 văn bản
2 Hệ quả
3 Xem thêm
4 Ghi chú
5 Văn học

Văn bản

Định luật Boyle - Mariotte như sau:

Ở nhiệt độ và khối lượng của một chất khí không đổi, tích áp suất của một chất khí và thể tích của nó là không đổi.

Ở dạng toán học, câu lệnh này được viết dưới dạng công thức

áp suất khí ở đâu; là thể tích của khí, và là một giá trị không đổi trong các điều kiện xác định. Nói chung, giá trị được xác định bởi bản chất hóa học, khối lượng và nhiệt độ của chất khí.

Rõ ràng, nếu chỉ số 1 biểu thị các đại lượng liên quan đến trạng thái ban đầu của khí và chỉ số 2 - đến trạng thái cuối cùng, thì công thức trên có thể được viết dưới dạng

. Từ điều đã nói và các công thức trên, dạng biểu thức của sự phụ thuộc của áp suất khí vào thể tích của nó trong một quá trình đẳng nhiệt như sau:

Sự phụ thuộc này là một sự phụ thuộc khác, tương đương với biểu thức thứ nhất về nội dung của định luật Boyle-Mariotte. Cô ấy có nghĩa là

Áp suất của một khối khí nhất định ở nhiệt độ không đổi tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.

Khi đó mối quan hệ giữa trạng thái đầu và trạng thái cuối của chất khí tham gia quá trình đẳng nhiệt có thể được biểu diễn như sau:

Cần lưu ý rằng khả năng áp dụng của công thức này và công thức trên, liên hệ giữa áp suất và thể tích ban đầu và cuối cùng của khí với nhau, không giới hạn trong trường hợp các quá trình đẳng nhiệt. Công thức vẫn có giá trị ngay cả trong những trường hợp khi nhiệt độ thay đổi trong quá trình, nhưng do kết quả của quá trình, nhiệt độ cuối cùng bằng nhiệt độ ban đầu.

Định luật Boyle - Mariotte, định luật Charles và định luật Gay-Lussac, được bổ sung bởi định luật Avogadro, là cơ sở đầy đủ để có được phương trình trạng thái khí lý tưởng.

Hậu quả

Trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất của một chất khí thay đổi tỷ lệ thuận với khối lượng riêng của nó.

Người ta biết rằng khả năng nén, tức là khả năng của một chất khí thay đổi thể tích của nó dưới áp suất, được đặc trưng bởi một hệ số nén. Trong trường hợp quá trình đẳng nhiệt, người ta nói đến hệ số nén đẳng nhiệt, hệ số này được xác định bằng công thức

trong đó chỉ số T có nghĩa là đạo hàm riêng được lấy ở nhiệt độ không đổi. Thay vào công thức này biểu thức cho mối quan hệ giữa áp suất và thể tích từ định luật Boyle-Mariotte, ta được:

Do đó, chúng tôi đi đến kết luận:

Hệ số nén đẳng nhiệt của khí lý tưởng bằng nghịch đảo của áp suất của nó.

Xem thêm

Định luật Gay-Lussac
Luật Charles
Định luật Avogadro
Khí lý tưởng
Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Ghi chú

Định luật Boyle - Mariotte // Từ điển Bách khoa Vật lý / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Bách khoa toàn thư Liên Xô, 1988. - T. 1. - S. 221-222. - 704 tr. - 100.000 bản.
Sivukhin DV Khóa học vật lý đại cương. - M.: Fizmatlit, 2005. - T. II. Nhiệt động lực học và vật lý phân tử. - S. 21-22. - 544 tr. - ISBN 5-9221-0601-5.
1 2 Sách giáo khoa vật lý sơ cấp / Ed. G. S. Landsberg. - M.: Nauka, 1985. - T. I. Cơ học. Nhiệt. Vật lý phân tử. - S. 430. - 608 tr.
1 2 3 Kikoin A.K., Kikoin I.K. Vật lý phân tử. - M.: Nauka, 1976. - S. 35-36.
Ở khối lượng không đổi.
Livshits L. D. Tính nén // Từ điển Bách khoa Vật lý / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Đại Từ điển Bách khoa Nga, 1994. - T. 4. - S. 492-493. - 704 tr. - 40.000 bản.
ISBN 5-85270-087-8.

Văn chương

Luật Petrushevsky F. F. Boyle-Mariotte // Từ điển Bách khoa toàn thư của Brockhaus và Efron: trong 86 tập (82 tập và 4 bổ sung). - Xanh Pê-téc-bua, 1890-1907.

Định luật Boyle - Mariotte Thông tin về

Định luật Boyle - Mariotte

Định luật Boyle - Mariotte
Định luật Boyle - Mariotte Bạn đang xem chủ đề
Luật Boyle - Marriotte cái gì, Luật Boyle - Marriott ai, Luật Boyle - Mô tả về Marriotte

Có các đoạn trích từ wikipedia trên bài báo và video này

Trang web của chúng tôi có một hệ thống trong chức năng công cụ tìm kiếm. Ở trên: "bạn đang tìm gì?", Bạn có thể truy vấn mọi thứ trong hệ thống bằng hộp. Chào mừng bạn đến với công cụ tìm kiếm đơn giản, phong cách và nhanh chóng của chúng tôi, công cụ mà chúng tôi đã chuẩn bị để cung cấp cho bạn thông tin cập nhật và chính xác nhất.

Công cụ tìm kiếm được thiết kế cho bạn, cung cấp cho bạn thông tin cập nhật và chính xác nhất với thiết kế đơn giản và hoạt động nhanh chóng. Bạn có thể tìm thấy hầu hết mọi thông tin bạn đang tìm kiếm trên trang web của chúng tôi.

Hiện tại, chúng tôi chỉ phục vụ bằng tiếng Anh, Thổ Nhĩ Kỳ, Nga, Ukraina, Kazakhstan và Belarus.
Các ngôn ngữ mới sẽ sớm được thêm vào hệ thống.

Cuộc sống của những người nổi tiếng cung cấp cho bạn thông tin, hình ảnh và video về hàng trăm chủ đề như chính trị gia, nhân vật chính phủ, bác sĩ, trang internet, nhà máy, xe công nghệ, ô tô, v.v.

Định luật Boyle-Mariotte

Mối quan hệ định lượng giữa thể tích và áp suất của một chất khí được Robert Boyle thiết lập lần đầu tiên vào năm 1662. * Định luật Boyle-Mariotte phát biểu rằng ở nhiệt độ không đổi, thể tích của một chất khí tỉ lệ nghịch với áp suất của nó.

Luật này áp dụng cho bất kỳ lượng khí cố định nào. Như có thể thấy từ hình. 3.2, biểu diễn đồ họa của nó có thể khác. Đồ thị bên trái cho thấy ở áp suất thấp, thể tích của một lượng khí cố định là lớn.

Thể tích của một chất khí giảm khi áp suất của nó tăng lên. Về mặt toán học, điều này được viết như thế này:

Tuy nhiên, định luật Boyle-Mariotte thường được viết dưới dạng

Việc ghi lại như vậy cho phép, chẳng hạn, biết thể tích khí ban đầu V1 và áp suất p của nó để tính áp suất p2 trong thể tích mới V2.

Định luật Gay-Lussac (Định luật Charles)

Năm 1787, Charles đã chỉ ra rằng ở áp suất không đổi, thể tích của một chất khí thay đổi (tỷ lệ với nhiệt độ của nó. Sự phụ thuộc này được trình bày dưới dạng đồ thị trong Hình 3.3, từ đó có thể thấy rằng thể tích của một chất khí có quan hệ tuyến tính. đến nhiệt độ của nó. Ở dạng toán học, sự phụ thuộc này được biểu thị như sau:

Luật của Charles thường được viết ở một dạng khác:

V1IT1 = V2T1 (2)

Định luật Charles được cải tiến bởi J. Gay-Lussac, người vào năm 1802 đã phát hiện ra rằng thể tích của một chất khí, khi nhiệt độ của nó thay đổi 1 ° C, thay đổi bằng 1/273 thể tích mà nó chiếm ở 0 ° C.

Sau đó, nếu chúng ta lấy một thể tích bất kỳ của một chất khí bất kỳ ở 0 ° C và ở áp suất không đổi làm giảm nhiệt độ của nó đi 273 ° C, thì thể tích cuối cùng sẽ bằng không. Điều này tương ứng với nhiệt độ -273 ° C, hoặc 0 K. Nhiệt độ này được gọi là độ không tuyệt đối. Trong thực tế, nó không thể đạt được. Trên hình.

Hình 3.3 cho thấy cách ngoại suy của đồ thị thể tích khí so với nhiệt độ dẫn đến thể tích bằng không ở 0 K.

Không tuyệt đối, nói đúng ra là không thể đạt được. Tuy nhiên, trong điều kiện phòng thí nghiệm, có thể đạt được nhiệt độ chỉ chênh lệch với độ không tuyệt đối 0,001 K. Ở nhiệt độ như vậy, chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử thực tế dừng lại. Điều này dẫn đến các đặc tính tuyệt vời.

Ví dụ, kim loại được làm nguội đến nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối sẽ mất điện trở gần như hoàn toàn và trở thành siêu dẫn *. Một ví dụ về các chất có đặc tính nhiệt độ thấp bất thường khác là heli.

Ở nhiệt độ gần không độ tuyệt đối, helium mất độ nhớt và trở nên siêu lỏng.

* Năm 1987, người ta phát hiện ra các chất (gốm nung kết từ oxit của các nguyên tố lantan, bari và đồng) trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ tương đối cao, theo bậc 100 K (-173 ° C). Những chất siêu dẫn "nhiệt độ cao" này mở ra triển vọng lớn trong công nghệ. - Khoảng. bản dịch.

Chính thiết bị thí nghiệm là máy tính để bàn mà trên đó tất cả các công việc thử nghiệm được thực hiện.

Mọi phòng thí nghiệm phải có hệ thống thông gió tốt. Cần có tủ hút, trong đó mọi công việc được thực hiện bằng cách sử dụng các hợp chất có mùi hôi hoặc độc hại, cũng như đốt các chất hữu cơ trong nồi nấu kim loại.

Trong tủ hút đặc biệt, nơi không thực hiện các công việc liên quan đến sưởi ấm, các chất dễ bay hơi, có hại hoặc có mùi hôi (brom lỏng, axit nitric và clohydric đậm đặc, v.v.) được lưu trữ.

), cũng như các chất dễ cháy (carbon disulfide, ete, benzen, v.v.).

Phòng thí nghiệm cần cấp nước, thoát nước, dòng điện kỹ thuật, hệ thống dây dẫn khí đốt và máy nước nóng. Nó cũng mong muốn có một nguồn cung cấp khí nén, đường chân không, nước nóng và hơi nước.

Nếu không có nguồn cung cấp đặc biệt, máy nước nóng của nhiều hệ thống khác nhau được sử dụng để sản xuất nước nóng.

Nhờ các thiết bị này, được làm nóng bằng điện hoặc khí, có thể nhanh chóng thu được một tia nước nóng ở nhiệt độ gần 100 ° C.

Phòng thí nghiệm phải có các thiết bị để chưng cất (hoặc khử khoáng) nước, vì không thể làm việc trong phòng thí nghiệm mà không có nước cất hoặc nước khử khoáng. Trong trường hợp khó hoặc không thể lấy được nước cất, nước cất thương mại được sử dụng.

Phải có chum sành có dung tích 10-15 lít gần bàn làm việc và bồn nước để thoát các dung dịch, thuốc thử không cần thiết, v.v., cũng như giỏ đựng thủy tinh vỡ, giấy và các loại rác khô khác.

Ngoài các bàn làm việc, phòng thí nghiệm cần có một bàn làm việc để lưu trữ tất cả các sổ ghi chép và ghi chú, và nếu cần, có một bảng tiêu đề. Nên kê ghế đẩu hoặc ghế cao gần bàn làm việc.

Cân phân tích và dụng cụ yêu cầu lắp đặt cố định (đo điện, quang học, v.v.) được đặt trong một phòng riêng liên kết với phòng thí nghiệm và một phòng cân đặc biệt phải được bố trí cho các cân phân tích. Điều mong muốn là phòng cân được bố trí có cửa sổ ở phía bắc. Điều này rất quan trọng vì cân không được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời (“Cân và Cân”).

Trong phòng thí nghiệm, bạn cũng phải có những sách tham khảo, sách hướng dẫn và sách giáo khoa cần thiết nhất, vì thường trong quá trình làm việc cần có giọng điệu hoặc các thông tin khác.

Xem thêm

Trang 3

Dụng cụ thủy tinh hóa học dùng trong phòng thí nghiệm có thể được chia thành một số nhóm. Theo mục đích, các món ăn có thể được chia thành các món ăn có mục đích chung, mục đích đặc biệt và các món ăn được đo lường. Theo chất liệu - đối với bát đĩa bằng thủy tinh trơn, thủy tinh đặc biệt, thạch anh.

Cho nhóm. các hạng mục có mục đích chung bao gồm những hạng mục luôn phải có trong phòng thí nghiệm và nếu không có nó thì hầu hết các công việc không thể thực hiện được. Đó là: ống nghiệm, phễu chiết đơn giản và đơn giản, ly, bình cầu đáy phẳng, bình kết tinh, bình nón (Erlenmeyer), bình Bunsen, tủ lạnh, nồi đun lại, bình đựng nước cất, tees, vòi.

Nhóm mục đích đặc biệt bao gồm những mặt hàng được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào, ví dụ: thiết bị Kipp, thiết bị Sok-rally, thiết bị Kjeldahl, bình hồi lưu, bình Wulff, bình Tishchenko, áp kế, tỷ trọng kế, bình Drexel, thiết bị Kali , máy thử carbon dioxide, bình đáy tròn, tủ lạnh đặc biệt, máy thử trọng lượng phân tử, máy thử điểm nóng chảy và sôi, v.v.

Dụng cụ đo thể tích bao gồm: ống đong và cốc có chia độ, pipet, buret và bình định mức.

Để bắt đầu, chúng tôi khuyên bạn nên xem video sau, nơi các loại dụng cụ thủy tinh hóa học chính được xem xét ngắn gọn và dễ dàng.

Xem thêm:

Dụng cụ nấu nướng đa năng

Ống nghiệm (Hình 18) là những bình hình trụ hẹp có đáy tròn; chúng có các kích thước và đường kính khác nhau và từ các loại thủy tinh khác nhau. "Ống nghiệm thông thường trong phòng thí nghiệm được làm bằng thủy tinh nóng chảy, nhưng đối với công việc đặc biệt, khi phải nung đến nhiệt độ cao, ống nghiệm được làm bằng thủy tinh chịu lửa hoặc thạch anh.

Ngoài các loại ống nghiệm thông thường, đơn giản, người ta còn sử dụng các loại ống nghiệm hình nón chia độ và ly tâm.

Các ống nghiệm đang sử dụng được bảo quản trong các giá đặc biệt bằng gỗ, nhựa hoặc kim loại (Hình 19).

Cơm. 18. Ống trơn và ống chia độ

Cơm. 20. Cho các chất dạng bột vào ống nghiệm.

Ống nghiệm được sử dụng chủ yếu cho công việc phân tích hoặc vi hóa. Khi thực hiện các phản ứng trong ống nghiệm, không được dùng thuốc thử với lượng quá lớn. Việc ống nghiệm được lấp đầy đến miệng là hoàn toàn không thể chấp nhận được.

Phản ứng được thực hiện với một lượng nhỏ các chất; 1/4 hoặc thậm chí 1/8 dung tích của ống nghiệm là đủ. Đôi khi cần đưa một chất rắn (bột, tinh thể, v.v.) vào ống nghiệm.

), đối với điều này, một dải giấy có chiều rộng nhỏ hơn một chút so với đường kính của ống nghiệm được gấp đôi chiều dài và lượng chất rắn cần thiết được đổ vào muỗng thu được. Ống được cầm bằng tay trái, nghiêng theo chiều ngang và muỗng được đưa vào gần như chạm đáy (Hình 20).

Sau đó đặt ống nghiệm thẳng đứng nhưng cũng bị va đập nhẹ vào đó. Khi đã đổ hết chất rắn thì lấy muỗng giấy ra.

Để trộn các thuốc thử đã đổ, giữ ống nghiệm bằng ngón cái và ngón trỏ của bàn tay trái ở đầu trên và đỡ bằng ngón giữa, và bằng ngón trỏ của bàn tay phải, dùng ngón tay trỏ đập vào đáy ống nghiệm. đòn xiên. Điều này là đủ để các nội dung được trộn đều.

Việc đóng ống nghiệm bằng ngón tay và lắc ở dạng này là hoàn toàn không được chấp nhận; trong trường hợp này, người ta không chỉ có thể đưa một thứ gì đó lạ vào chất lỏng trong ống nghiệm, mà đôi khi làm tổn thương da ngón tay, bị bỏng, v.v.

Nếu ống chứa đầy hơn một nửa chất lỏng, thì bên trong được trộn bằng đũa thủy tinh.

Nếu ống cần được làm nóng, nó nên được kẹp trong giá đỡ.

Khi đun nóng mạnh và không cẩn thận ống nghiệm, chất lỏng nhanh chóng sôi lên và bắn ra ngoài, do đó bạn cần đun cẩn thận, khi bắt đầu xuất hiện bọt khí thì phải đặt ống nghiệm sang một bên và không để trên ngọn lửa. của đầu đốt, nhưng ở gần hoặc phía trên đầu đốt, tiếp tục đốt nóng bằng không khí nóng. Khi đun nóng, đầu ống nghiệm bị hở cần phải quay ra khỏi người công nhân và những người hàng xóm trên bàn.

Khi không cần đun nóng mạnh, nên hạ ống nghiệm có chất lỏng đã đun nóng vào nước nóng. Nếu bạn làm việc với các ống nghiệm nhỏ (để phân tích bán vi mô), thì chúng chỉ được đun nóng trong nước nóng được đổ vào cốc thủy tinh có kích thước thích hợp (dung tích không quá 100 ml).

Các kênhđược sử dụng để truyền - chất lỏng, để lọc, vv Phễu hóa chất được sản xuất với nhiều kích cỡ khác nhau, đường kính trên của chúng là 35, 55, 70, 100, 150, 200, 250 và 300 mm.

Các phễu thông thường có thành bên trong nhẵn, nhưng các phễu có bề mặt bên trong có gân đôi khi được sử dụng để lọc gia tốc.

Phễu lọc luôn có một góc 60 ° và một đầu cắt dài.

Trong quá trình vận hành, các phễu được lắp đặt trong một giá đỡ đặc biệt hoặc trong một vòng trên giá phòng thí nghiệm thông thường (Hình 21).

Để lọc thành thủy tinh, rất hữu ích để tạo một giá đỡ đơn giản cho một cái phễu (Hình 22). Để làm điều này, một dải dài 70-80 lsh và rộng 20 mm được cắt ra từ nhôm tấm với độ dày khoảng 2 mm.

Một lỗ có đường kính 12-13 mm được khoan ở một trong các đầu của dải và dải được uốn cong như trong Hình. 22, a. Cách sửa cái phễu trên kính được trình bày trong hình. 22b.

Khi rót chất lỏng vào chai hoặc bình, không được đổ đầy phễu đến vành.

Nếu phễu được gắn chặt vào cổ của bình để chất lỏng được đổ vào, thì quá trình truyền sẽ khó khăn, vì áp suất tăng được tạo ra bên trong bình. Do đó, phễu cần được nâng lên theo thời gian.

Sẽ tốt hơn nếu tạo khoảng cách giữa phễu và cổ bình bằng cách chèn một mảnh giấy vào giữa chúng, ví dụ. Trong trường hợp này, bạn cần đảm bảo rằng miếng đệm không bị lọt vào trong bình. Tốt hơn là sử dụng một tam giác dây, mà bạn có thể tự làm.

Hình tam giác này được đặt trên cổ bình và sau đó đưa phễu vào.

Trên cổ đĩa có các vòi phun bằng cao su hoặc nhựa đặc biệt, giúp thông tin liên lạc giữa bên trong bình và không khí bên ngoài (Hình 23).

Cơm. 21. Tăng cường phễu đựng hóa chất thủy tinh

Cơm. 22. Thiết bị gắn phễu trên kính, trong giá ba chân.

Đối với công việc phân tích khi lọc, tốt hơn là sử dụng phễu phân tích (Hình 24). Điểm đặc biệt của những chiếc phễu này là chúng có một đầu cắt kéo dài, đường kính trong của phần trên nhỏ hơn ở phần dưới; thiết kế này tăng tốc độ lọc.

Ngoài ra, còn có các phễu phân tích với bề mặt bên trong có gân hỗ trợ bộ lọc và có hình cầu giãn nở tại điểm mà phễu đi vào ống. Phễu của thiết kế này tăng tốc quá trình lọc gần ba lần so với phễu thông thường.

Cơm. 23. Đầu phun cho cổ chai. Cơm. 24. Phễu phân tích.

Phân tách các phễu(Hình 25) được sử dụng để tách các chất lỏng không thể trộn lẫn (ví dụ, nước và dầu). Chúng có dạng hình trụ hoặc hình quả lê và trong hầu hết các trường hợp được gắn nút thủy tinh mài.

Ở đầu ống thoát có một khóa vòi bằng thủy tinh mài. Dung tích của các phễu chiết khác nhau (từ 50 ml đến vài lít), tùy theo dung tích mà độ dày thành phễu cũng thay đổi.

Dung tích của phễu càng nhỏ thì thành của nó càng mỏng và ngược lại.

Trong quá trình hoạt động, các phễu chiết, tùy theo công suất và hình dạng mà được gia cố theo các cách khác nhau. Phễu hình trụ có dung tích nhỏ, có thể cố định đơn giản ở chân. Các phễu lớn được đặt giữa hai vòng.

Phần dưới của phễu hình trụ nên đặt trên một vòng, đường kính của nó nhỏ hơn đường kính của phễu một chút, vòng trên có đường kính lớn hơn một chút.

Nếu phễu dao động, cần đặt một tấm nút chai giữa vòng và phễu.

Phễu chiết hình quả lê được cố định trên vòng, cổ của nó được kẹp bằng chân. Phễu luôn được cố định trước, và chỉ sau đó các chất lỏng cần tách mới được đổ vào đó.

Phễu nhỏ giọt (Hình 26) khác với phễu chiết ở chỗ chúng nhẹ hơn, có thành mỏng và

Cơm. 25. Phễu tách. cơm. 26. Phễu nhỏ giọt.

Trong hầu hết các trường hợp có một kết thúc dài. Các phễu này được sử dụng trong nhiều công việc, khi một chất được thêm vào khối lượng phản ứng theo từng phần nhỏ hoặc từng giọt. Do đó, chúng thường tạo thành một phần của nhạc cụ. Phễu được cố định ở cổ bình trên một đoạn mỏng hoặc bằng nút chai hoặc nút cao su.

Trước khi làm việc với phễu chiết hoặc phễu nhỏ giọt, phần vòi thủy tinh phải được bôi trơn cẩn thận bằng dầu hỏa hoặc chất bôi trơn đặc biệt.

Điều này giúp bạn có thể mở vòi dễ dàng và không tốn sức, điều này rất quan trọng, vì nếu mở vòi không chặt có thể làm vỡ hoặc hỏng toàn bộ thiết bị khi mở.

Chất bôi trơn phải được bôi thật mỏng để khi vặn vòi không bị dính vào ống phễu hoặc bên trong lỗ mở vòi.

Để có dòng chảy đồng đều hơn của các giọt chất lỏng từ phễu nhỏ giọt và để theo dõi tốc độ cung cấp chất lỏng, các phễu nhỏ giọt có vòi phun được sử dụng (Hình 27). Các phễu như vậy ngay sau vòi có phần nở ra đi vào ống. Chất lỏng đi vào sự giãn nở này qua một ống ngắn qua một khóa vòi và sau đó đi vào ống phễu.

Cơm. 27. Phễu nhỏ giọt có vòi phun

Cơm. 28. Kính hóa chất.

Cơm. 29. Phễu phẳng có vòi phun

PHẦN KÍNH 1 2 3

Xem thêm

Bài 25

Kho bài học ›Các định luật cơ bản của hóa học

Bài 25 " Định luật Boyle-Mariotte»Từ khóa học« Hóa học cho hình nộm»Xem xét định luật liên quan đến áp suất và thể tích của chất khí, cũng như đồ thị của áp suất so với thể tích và thể tích so với áp suất. Tôi xin nhắc lại với các bạn rằng trong bài học trước “Áp suất khí”, chúng ta đã xem xét thiết bị và nguyên tắc hoạt động của khí áp kế thủy ngân, đồng thời xác định áp suất và xem xét các đơn vị đo của nó.

Robert Boyle(1627-1691), người mà chúng ta mắc nợ định nghĩa thực tế đầu tiên về một nguyên tố hóa học (chúng ta sẽ học trong Chương 6), cũng quan tâm đến các hiện tượng xảy ra trong các bình chứa không khí hiếm.

Khi phát minh ra máy bơm chân không để bơm không khí ra khỏi các bình kín, ông đã thu hút sự chú ý đến một đặc điểm quen thuộc với bất kỳ ai đã từng thổi phồng buồng bóng đá hoặc cẩn thận bóp một quả bóng: càng nhiều không khí trong bình kín thì nó càng chống được sức nén. .

Boyle gọi tài sản này là " thanh xuân»Không khí và đo nó bằng một thiết bị đơn giản được trình bày trong hình. 3.2, a và b.

Boyle bịt kín một ít không khí với thủy ngân ở đầu kín của ống cong (Hình 3-2, a) rồi nén không khí này, dần dần thêm thủy ngân vào đầu ống hở (Hình 3-2, b).

Áp suất tác dụng của không khí trong phần kín của ống bằng tổng áp suất khí quyển và áp suất của cột thủy ngân có chiều cao h (h là chiều cao vượt quá mức của thủy ngân ở đầu hở của ống mức thủy ngân ở đầu đóng). Dữ liệu đo áp suất và thể tích do Boyle thu được được đưa ra trong Bảng. 3-1.

Mặc dù Boyle đã không thực hiện các biện pháp đặc biệt để duy trì nhiệt độ không đổi của chất khí, nhưng có vẻ như trong các thí nghiệm của ông, nó chỉ thay đổi một chút. Tuy nhiên, Boyle nhận thấy rằng nhiệt từ ngọn lửa nến đã gây ra những thay đổi đáng kể trong các tính chất của không khí.

Phân tích dữ liệu về áp suất và thể tích của không khí trong quá trình nén của nó

Bảng 3-1, chứa dữ liệu thực nghiệm của Boyle về mối quan hệ giữa áp suất và thể tích đối với không khí trong khí quyển, nằm dưới cánh hướng gió.

Sau khi nhà nghiên cứu nhận được dữ liệu tương tự như những dữ liệu được đưa ra trong Bảng. 3-1, anh ta đang cố gắng tìm một phương trình toán học liên hệ hai đại lượng phụ thuộc lẫn nhau mà anh ta đo được.

Một cách để có được một phương trình như vậy là vẽ đồ thị các lũy thừa khác nhau của một đại lượng so với một đại lượng khác, hy vọng sẽ có được một đồ thị đường thẳng.

Phương trình tổng quát của đường thẳng là:

trong đó x và y là các biến có liên quan và a và b là các số không đổi. Nếu b bằng 0 thì một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

Trên hình. 3-3 trình bày các cách biểu diễn đồ họa khác nhau của dữ liệu cho áp suất P và thể tích V, được cho trong bảng. 3-1.

Đồ thị của P so với 1 / K và V so với 1 / P là các đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

Đồ thị của log P so với log V cũng là một đường thẳng dốc âm có góc tiếp tuyến là -1. Cả ba đồ thị này đều dẫn đến phương trình tương đương:

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

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

Mỗi phương trình này là một trong những biến thể Định luật Boyle-Mariotte, thường được công thức như sau: đối với một số mol nhất định của một chất khí, áp suất của nó tỷ lệ với thể tích của nó, với điều kiện nhiệt độ của chất khí đó không đổi.

Nhân đây, có lẽ bạn đã thắc mắc tại sao định luật Boyle-Mariotte lại được gọi là tên kép. Điều này xảy ra bởi vì định luật này, độc lập với Robert Boyle, người đã phát hiện ra nó vào năm 1662, đã được Edme Mariotte khám phá lại vào năm 1676. Đó là nó.

Khi mối quan hệ giữa hai đại lượng đo đơn giản như trong trường hợp này, nó cũng có thể được thiết lập ở dạng số.

Nếu mỗi giá trị của áp suất P được nhân với giá trị tương ứng của thể tích V, thì dễ dàng xác minh rằng tất cả các sản phẩm của một mẫu khí nhất định ở nhiệt độ không đổi là xấp xỉ như nhau (xem Bảng 3-1). Vì vậy, người ta có thể viết rằng

Phương trình (3-3g) mô tả mối quan hệ hypebol giữa các giá trị của P và V (xem Hình 3-3, a). Để kiểm tra xem đồ thị của sự phụ thuộc của P vào V dựa trên dữ liệu thực nghiệm có thực sự tương ứng với một hyperbol hay không, chúng ta sẽ xây dựng một đồ thị bổ sung về sự phụ thuộc của tích P V vào P và đảm bảo rằng nó là một đường thẳng nằm ngang (xem Hình . 3-3, e).

Boyle nhận thấy rằng đối với một lượng nhất định của bất kỳ khí nào ở nhiệt độ không đổi, mối quan hệ giữa áp suất P và thể tích V được mô tả khá thỏa đáng bằng quan hệ

P V = const (ở hằng số T và n) (3-4)

Công thức từ định luật Boyle-Mariotte

Để so sánh thể tích và áp suất của cùng một mẫu khí ở các điều kiện khác nhau (nhưng ở nhiệt độ không đổi), thuận tiện cho việc biểu diễn luật boyle-mariotte trong công thức sau:

trong đó chỉ số 1 và 2 tương ứng với hai điều kiện khác nhau.

Ví dụ 4 Các túi thực phẩm bằng nhựa được chuyển đến Cao nguyên Colorado (xem Ví dụ 3) thường bị nổ do không khí trong đó nở ra khi nó tăng từ mực nước biển đến độ cao 2500 m trong điều kiện áp suất khí quyển giảm.

Nếu chúng ta giả sử rằng có 100 cm3 không khí bên trong túi ở áp suất khí quyển tương ứng với mực nước biển, thì thể tích không khí này ở cùng nhiệt độ trên Cao nguyên Colorado phải là bao nhiêu? (Giả sử rằng các túi có nếp gấp được sử dụng để cung cấp các sản phẩm không hạn chế sự giãn nở của không khí; dữ liệu còn thiếu nên được lấy từ ví dụ 3.)

Dung dịch
Chúng ta sẽ sử dụng định luật Boyle dưới dạng phương trình (3-5), trong đó chỉ số 1 sẽ chỉ các điều kiện ở mực nước biển và chỉ số 2 là điều kiện ở độ cao 2500 m so với mực nước biển. Khi đó P1 = 1.000 atm, V1 = 100 cm3, P2 = 0,750 atm, và V2 nên được tính. Vì thế,