보일의 법칙

법 자체는 다음과 같이 설명 할 수 있습니다.

고정 된 온도로 유지되는 이상 기체의 고정 된 질량의 경우 압력과 부피는 반비례합니다.

또는 보일의 법칙은 기체입니다. 가스의 압력과 부피는 반비례 관계를 갖는다는 법칙입니다. 부피가 증가하면 압력이 감소하고 온도가 일정하게 유지되면 압력이 감소합니다.

따라서 부피가 절반으로 감소하면 압력이 두 배가되며 부피가 두 배가되면 압력이 반으로 줄어 듭니다.

운동 이론 및 이상 기체와의 관계 편집

보일의 법칙은 일정한 온도에서 부피가 건조 가스의 질량은 압력에 반비례합니다.

대부분의 가스는 적당한 압력과 온도에서 이상적인 가스처럼 행동합니다. 17 세기의 기술은 매우 높은 압력이나 매우 낮은 온도를 생성 할 수 없었습니다. 따라서 법은 출판 당시에 편차가 없을 것 같았습니다. 기술의 향상으로 더 높은 압력과 더 낮은 온도가 허용됨에 따라 이상 기체 거동으로부터의 편차가 눈에 띄게되었고 압력과 부피 사이의 관계는 실제 기체 이론을 사용하여 정확하게 설명 될 수 있습니다. 편차는 압축률 계수로 표현됩니다.

Boyle (및 Mariotte)은 실험에 의해서만 법칙을 도출했습니다. 이 법칙은 또한 이론적으로 원자와 분자의 존재 가정과 운동 및 완전 탄성 충돌에 대한 가정을 기반으로 도출 될 수 있습니다 (기체 운동 이론 참조). 이러한 가정은 그 당시 실증주의 과학계에서 엄청난 저항에 부딪 혔지만, 관찰 증거가 거의없는 순전히 이론적 구성물로 간주 되었기 때문입니다.

다니엘 베르누이 (1737 ~ 1738 년) ) 분자 수준에서 뉴턴의 운동 법칙을 적용하여 보일의 법칙을 도출했습니다. 1845 년경 존 워터 스턴이 운동 이론의 주요 교훈을 구축하는 논문을 발표 할 때까지 무시되었습니다. 이것은 영국 왕립 학회에 의해 거부되었습니다. James Prescott Joule, Rudolf Clausius 및 특히 Ludwig Boltzmann의 후기 작품은 기체의 운동 이론을 확고히 확립하고 Bernoulli와 Waterston의 이론 모두에 관심을 불러 일으켰습니다.

에너지 론과 원자론의 지지자 간의 논쟁이 Boltzmann을 이끌었습니다. 1898 년 책을 쓰기 위해 1906 년 자살 할 때까지 비판을 견뎌냈습니다. 1905 년 알버트 아인슈타인은 1908 년 Jean Perrin이 확인한 유체 부유 입자의 브라운 운동에 운동 이론이 어떻게 적용되는지 보여주었습니다.

EquationEdit

보일의 법칙에 대한 수학적 방정식은 다음과 같습니다.

PV = k {\ displaystyle PV = k}

여기서 P는 시스템의 압력, V는 체적을 나타냅니다. 기체, k는 시스템의 온도와 부피를 나타내는 상수 값입니다.

온도가 일정하게 유지되는 한 시스템에 주어진 에너지의 양은 작동 내내 지속되므로 이론적으로는 k 값은 일정하게 유지됩니다. 그러나 수직 가해지는 힘으로 압력을 유도하고 충돌 이론을 통해 다른 입자와 충돌 할 확률 론적 가능성으로 인해, 표면에 대한 힘의 가해지는 V 값에 대해 무한히 일정하지 않을 수 있지만 미분 할 때 한계가있을 수 있습니다. 주어진 시간 동안 이러한 값. 고정 된 양의 가스의 부피 V를 증가시키면서 가스를 초기 측정 온도로 유지하면 압력 P는 비례 적으로 감소해야합니다. 반대로 가스의 부피를 줄이면 압력이 증가합니다. 보일의 법칙은 고정 된 양의 가스의 초기 상태에 부피와 압력의 변화 만 도입 한 결과를 예측하는 데 사용됩니다.

고 정량의 초기 및 최종 부피와 압력 초기 및 최종 온도가 동일한 가스의 경우 (이 조건을 충족하려면 가열 또는 냉각이 필요함) 다음 방정식으로 관련됩니다.

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

여기서 P1과 V1은 각각 원래의 압력과 부피를 나타내고 P2와 V2는 두 번째 압력과 부피를 나타냅니다.

보일의 법칙, 찰스의 법칙, 게이-루삭의 법칙이 가스 결합 법칙을 구성합니다. Avogadro의 법칙과 결합 된 세 가지 기체 법칙은 이상 기체 법칙으로 일반화 할 수 있습니다.