Text Size
Пятница 18 октября 2019

 

 Особая характеристика газов - их способность расширяться. Всякий раз, когда давление изменяется (подобно процессу заполнения газом воздушного шара), газы всегда стремятся занимать по возможности самый большой объем. Фундаментальный закон поведения газа назван по имени физика Бойля. Согласно этому закону, объем газа изменяется пропорционально действующему давлению при постоянной температуре. Закон Бойля формулируется так:

При постоянной температуре, объем, занимаемый газом обратно пропорционален давлению, при котором он находится.

Это означает, что, если давление удваивается, то объем газа сокращается наполовину. Таким же образом, если давление уменьшено до третьей части, объем газа увеличится в три раза. Этот закон можно проверить, проведя простой эксперимент. Метод дается со следующими пояснениями к рисунку 1.

 

 

 Рис. 1 в изображении.

 — Установите вертикально прозрачную твердую трубку с постоянной секцией в виде буквы U. Длинная часть трубки должна быть открыта, а короткая - соединена с краном. Оставьте кран открытым и налейте такое количество ртути в трубку, чтобы заполнить всю ее U-образную часть. В этом случае высота ртути в двух частях трубки будет равна, так как атмосферное давление действует на обе поверхности. Закройте кран, оставляя часть воздуха в коротком рукаве. Этот объем обозначим как X.

 Рис. 2 в изображении.

 — Налейте дополнительную ртуть в открытую часть трубки до тех пор, пока разница уровней в двух рукавах трубки не достигнет значения 76 см. Давление, которое образуется в объеме X, удвоится. Объем воздуха в коротком рукаве уменьшится наполовину.

 Рис. 3 в изображении.

 — Налейте дополнительное количество ртути в открытый рукав до тех пор, пока различие в уровнях не станет 76 см + 76 см = 152 см. Давление, которое образуется в объеме X, возрастет в 3 раза, а объем станет равным 1/3 от его первоначального значения. Из рис.1 и 2 значения давления и объема запишем как:

Начальное давление = P1

 Рис. 1 в изображении.

Финальное давление = Р2 

 Рис. 2 в изображении.

Начальный объем = V1 

 Рис. 1 в изображении.

Финальный объем = V2

 Рис. 2 в изображении.

Экспериментальные результаты показывают, что давление и объем обратно пропорциональны и когда давление удваивается, объем становиться вдвое меньшим. = Когда зависимость пропорциональная, произведение крайних членов равно произведению средних членов пропорции. =

Закон Бойля может также быть определен таким образом:
При постоянной температуре, произведение давления газа на его объем всегда постоянно.

На основе закона Бойля, можно решить схожие задачи, которые показаны в следующих примерах:

1. Сосуд объемом 2 м3 содержит воздух (или любой другой газ) при давлении 5 бар. Какое количество свободного воздуха содержится в сосуде?
Начальное давление =P1 = 5 бар Начальный объем =V1 = 2 м3
Финальное давление =P2 = 1 бар Финальный объем =V2 = ?
Перепишите формулу и замените символы числовыми значениями, данными в задаче. Неизвестный, то есть финальный объем обозначен буквой X.
= 5 бар •2м3 = 1 бар • X Х = (5•2)/1 = 10 м3

2. Масса воздуха с давлением 2,5 бара занимает 0,5 м3 объема.
Увеличение давления уменьшает объем до 0,1 м3. Каково значение нового давления?
Начальное давление = P1=2,5 бара Начальный объем = V1 = 0,5 м3
Финальное давление = Р2 =? Финальный объем = V2= 0,1 м3
2,5 бара • 0,5 м3 =X •0,1 м3
X=(2,5 • 0,5)/0,1 =12,5 бар

 

 

Программист

Учебник