Boyles lov

Selve loven kan anføres som følger:

For en fast masse af en ideel gas, der holdes ved en fast temperatur, er tryk og volumen omvendt proportionale.

Eller Boyles lov er en gas lov om, at trykket og volumenet på en gas har et omvendt forhold. Hvis volumen øges, falder trykket og omvendt, når temperaturen holdes konstant.

Når volumen halveres, trykket fordobles, og hvis volumenet fordobles, halveres trykket.

Forhold til kinetisk teori og ideelle gasser Rediger

Boyles lov angiver, at volumenet af en ved konstant temperatur givet masse af en tør gas er omvendt proportional med dens tryk.

De fleste gasser opfører sig som ideelle gasser ved moderat tryk og temperaturer. Det 17. århundredes teknologi kunne ikke producere meget høje tryk eller meget lave temperaturer. Derfor var loven sandsynligvis ikke afvigende på offentliggørelsestidspunktet. Da forbedringer i teknologien tillod højere tryk og lavere temperaturer, blev afvigelser fra den ideelle gasadfærd mærkbar, og forholdet mellem tryk og volumen kan kun nøjagtigt beskrives ved anvendelse af ægte gasteori. Afvigelsen udtrykkes som kompressibilitetsfaktoren.

Boyle (og Mariotte) udledte loven udelukkende ved eksperiment. Loven kan også afledes teoretisk baseret på den formodede eksistens af atomer og molekyler og antagelser om bevægelse og perfekt elastiske kollisioner (se kinetisk teori om gasser). Disse antagelser blev dog mødt med enorm modstand i det positivistiske videnskabelige samfund på det tidspunkt, da de blev set som rent teoretiske konstruktioner, for hvilke der ikke var den mindste observationsbevis.

Daniel Bernoulli (i 1737–1738 ) afledte Boyles lov ved at anvende Newtons bevægelseslove på molekylært niveau. Det forblev ignoreret indtil omkring 1845, da John Waterston offentliggjorde en papirbygning, der bygger de vigtigste forskrifter for kinetisk teori; dette blev afvist af Royal Society of England. Senere værker af James Prescott Joule, Rudolf Clausius og især Ludwig Boltzmann etablerede fast den kinetiske teori om gasser og gjorde opmærksom på begge teorierne om Bernoulli og Waterston. at skrive en bog i 1898, som udholdt kritik indtil hans selvmord i 1906. Albert Einstein i 1905 viste, hvordan kinetisk teori finder anvendelse på den bruniske bevægelse af en væskesuspenderet partikel, som blev bekræftet i 1908 af Jean Perrin.

EquationEdit

Den matematiske ligning for Boyles lov er:

PV = k {\ displaystyle PV = k}

hvor P betegner systemets tryk, V angiver volumen af gassen, k er en konstant værdi, der er repræsentativ for systemets temperatur og volumen.

Så længe temperaturen forbliver konstant, vedvarer den samme mængde energi, der gives systemet, under hele dets drift, og derfor er teoretisk værdien af k forbliver konstant. På grund af afledningen af tryk som lodret påført kraft og den sandsynlige sandsynlighed for kollisioner med andre partikler gennem kollisionsteori, er anvendelsen af kraft på en overflade muligvis ikke uendeligt konstant for sådanne V-værdier, men vil have en grænse, når man differentierer sådanne værdier over en given tid. For at tvinge volumen V for den faste mængde gas til at stige, holde gassen ved den oprindeligt målte temperatur, skal trykket P falde proportionalt. Omvendt øger trykket ved at reducere gasvolumenet. Boyles lov bruges til at forudsige resultatet af at indføre en ændring, kun i volumen og tryk, til den oprindelige tilstand af en fast mængde gas.

Den indledende og endelige mængde og tryk af den faste mængde af gas, hvor de indledende og endelige temperaturer er de samme (opvarmning eller afkøling kræves for at opfylde denne betingelse), er relateret til ligningen:

P 1 V 1 = P 2 V 2. {\ displaystyle P_ { 1} V_ {1} = P_ {2} V_ {2}. \,}

Her repræsenterer P1 og V1 henholdsvis det originale tryk og volumen, og P2 og V2 repræsenterer det andet tryk og volumen.

Boyles lov, Charles lov og Gay-Lussacs lov udgør den kombinerede gaslov. De tre gaslove i kombination med Avogadros lov kan generaliseres af den ideelle gaslov.