Boyle-Mariotte 역사의 법칙, 수학적 표현, 예



의 법칙 보일 - 마리 롯 가스에 의해 가해지는 압력과 가스에 의해 가해지는 압력 사이의 관계를 나타내는 것이다. 가스의 온도뿐만 아니라 그 양 (몰수)을 일정하게 유지하면서,.

이 법칙은 Charles, Gay-Lussac, Charles, Avogadro와 함께 이상 기체의 거동을 기술한다. 구체적으로는 기계적 힘에 의해 부피가 변화되는 밀폐 용기.

위 이미지는 Boyle-Mariotte 법을 간단히 요약 한 것입니다..

보라색 도트는 분자 또는 가스 원자를 나타내며 컨테이너의 내부 벽과 충돌합니다 (왼쪽). 이 가스가 차지하는 컨테이너의 사용 가능한 공간 또는 부피를 줄임으로써 충돌이 증가하여 압력이 증가합니다 (오른쪽).

용기가 밀폐되어 있으면 압력 P와 가스의 부피 V가 반비례 함을 알 수 있습니다. 그렇지 않으면, 높은 압력은 용기의 더 큰 팽창과 같을 것이다.

V와 P의 데이터를 Y 축과 X 축으로 각각 대입하여 플롯 V를 만들면 점근선이 관찰됩니다. V가 작을수록 P의 증가가 커진다. 즉, 곡선은 X 축에서 P의 높은 값으로 확장됩니다.

물론 온도는 일정합니다. 동일한 실험이 다른 온도에서 수행된다면, 이들 곡선 V와 P의 상대적 위치는 데카르트 축에서 변할 것이다. Z 축에 상수 T가있는 3 차원 축에 플롯 된 경우 변경 사항이 훨씬 더 분명합니다..

색인

  • 1 보일의 법칙의 역사
    • 1.1 배경
    • 1.2 수은 실험
    • 1.3 에드 마 오토 떼
    • 1.4 법의 강화
  • 2이 법은 무엇으로 구성됩니까??
  • 3 수식
  • 4 무엇을위한 것인가? 보일의 법칙은 어떤 문제를 해결합니까??
    • 4.1 증기 기계
    • 4.2 한 잔 마시십시오.
    • 4.3 호흡기 시스템
  • 5 예제 (실험)
    • 5.1 실험 1
    • 5.2 실험 2
  • 6 참고 문헌

보일의 법칙의 역사

배경

과학자 갈릴레오 갈릴레이 (Galileo Galilei)가 공허의 존재에 대한 자신의 믿음을 표명 한 이래로 (1638), 과학자들은 공기와 부분 공극의 성질을 연구하기 시작했다..

Anglo-Irish 화학자 인 Robert Boyle은 독일 공학자이자 물리학자인 Otto von Guericke가 공기 펌프를 만들었다는 것을 알고 1638 년에 공기 속성에 대한 연구를 시작했습니다.

수은 실험

공기압에 대한 연구를 수행하기 위해 보일 (Boyle)은 "J"모양의 유리관을 사용했으며, 그 구조는 보일 (Boyle)의 보좌인 Robert Hooke가 담당했습니다. 짧은 팔의 끝은 봉인되었고 튜브의 긴 팔 끝은 수은을 넣기 위해 열렸습니다..

처음부터 보일은 양적, 질적으로 공기의 탄력성을 연구하기를 원했습니다. Boyle은 "J"형 튜브의 열린 끝 부분에 수은을 쏟아 부어 수은 압력 하에서 수축 된 튜브의 짧은 암에서 공기가 빠져 나가는 것을 추론했습니다.

결과

튜브에 첨가되는 수은의 양이 많을수록 공기에 가해지는 압력이 커지고 부피가 줄어 듭니다. 보일 (Boyle)은 압력의 함수로서 공기량의 음의 지수 유형 그래프를 얻었습니다..

반면에 압력의 역수에 대해 공기의 양을 플로팅하면 양의 기울기 직선을 갖게됩니다.

1662 년 보일 (Boyle)은 두 변수의 기능적 의존성을 나타내는 방정식의 형태로 주어진 최초의 물리적 법칙을 발표했다. 이 경우, 압력 및 부피.

Boyle은 가스에 가해지는 압력과 그 가스가 차지하는 부피 사이에는 역의 관계가 있다고 지적했다.이 비율은 실제 가스에 대해 상대적으로 사실이다. 대부분의 가스는 적절한 압력과 온도에서 이상 기체처럼 작용합니다..

고압과 저온에서 이상 기체의 거동에 대한 편차는 더욱 두드러졌습니다.

에드 마 엘리엇

프랑스의 물리학자인 Edme Mariotte (1620-1684)는 1679 년에 독자적으로 동일한 법칙을 발견했다. 그러나 체적이 온도에 따라 다르다는 것을 보여주는 장점이 있었다. 그것이 Mariotte 's Law 또는 Boyle 's와 Mariotte 's Law라고 불리는 이유입니다..

법의 강화

다니엘 베르누이 (Daniel Bernoulli, 1737)는 보일의 법칙 (Borle 's Law)을 향상시키기 위해 가스의 압력이 가스 입자를 포함하는 컨테이너의 벽에 미치는 가스 입자의 영향에 의해 생성된다는 것을 지적했다..

1845 년 존 워터 스톤 (John Waterston)은 과학 논문을 발표했다. 과학 논문은 가스의 운동 이론 (kinetic theory of gases)의 주요 원리에 초점을 맞춘다..

나중에, 루돌프 Clausius, 제임스 맥스웰과 Ludqwig 볼츠만은 운동 가스의 입자의 속도와 가스에 의해 가해진 압력과 관련된 가스의 운동 이론을 통합.

가스를 담고있는 용기의 부피가 작을수록, 용기의 벽에 대하여 입자를 형성하는 입자의 충돌 빈도가 커진다. 따라서, 가스에 의해 가해지는 압력이 클수록.

이 법은 무엇으로 구성됩니까??

Boyle이 수행 한 실험은 기체가 차지하는 부피와 기체가 차지하는 압력 사이에는 역의 관계가 있음을 지적했다. 그러나 보일의 압력에 따른 체적 변화의 그래프에서 알 수 있듯이.

보일의 법칙에서 가스가 차지하는 부피는 압력에 반비례한다는 지적이있다. 또한 가스의 부피에 의한 압력의 곱은 일정하다는 것이 지적되어왔다.

수학적 표현

Boyle-Mariotte 법칙의 수학적 표현을 얻으려면 다음과 같이 시작하십시오.

V α 1 / P

가스가 차지하는 체적이 압력에 반비례 함을 나타냅니다. 그러나이 관계가 얼마나 반비례 하는지를 결정하는 상수가 있습니다..

V = k / P

여기서 k는 비례 상수입니다. 당신이 가지고있는 클리어링 :

VP = k

가스의 압력에 의한 부피의 곱은 일정하다. 다음 :

V1P1 = k 및 V2P2 = k

그리고 이것으로부터 추론 할 수 있습니다 :

V1P1 = V2P2

후자는 보일의 법칙에 대한 최종 표현 또는 방정식입니다..

그것을 위해 무엇입니까? 보일의 법칙은 어떤 문제를 해결합니까??

증기 기계

Boyle-Mariotte의 법칙은 증기 기관의 운전에 적용됩니다. 이것은 일정량의 물의 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 외장 엔진입니다.

물은 밀폐 된 보일러에서 가열되고 생성 된 증기는 피스톤을 밀면서 실린더의 체적 팽창을 일으키는 보일 - 마리오 테 법칙에 따라 압력을가한다.

피스톤의 직선 운동은 크랭크 및 크랭크 시스템을 사용하여 기관차 또는 전기 발전기의 바퀴를 구동 할 수있는 회전 운동으로 변환됩니다.

현재, 대체 증기 엔진은 전기 자동차 및 운송 차량의 내연 기관에 의해 대체 되었기 때문에, 약간 사용되는 엔진이다.

음료 마시기

플라스틱 병을 통해 병에서 청량 음료 또는 주스를 빨아들이는 행위는 보일 - 마리 오트 법과 관련이 있습니다. 입을 사용하여 튜브에서 공기를 흡입하면 튜브 내부의 압력이 감소합니다.

이 압력 강하는 튜브 내의 액체의 상향 운동을 촉진하여 섭취를 가능하게합니다. 이 같은 원칙은 주사기를 사용하여 혈액을 추출 할 때 작용합니다..

호흡기 시스템

보일 - Mariotte의 법률은 밀접하게 호흡기 시스템의 기능과 관련이 있습니다. 영감 단계에서 횡경막 및 다른 근육의 수축이 발생합니다. 예를 들어, 흉곽의 확장을 일으키는 외부 늑간.

이것은 intraplural pressure의 감소를 일으켜 폐 팽창을 일으켜 폐 부피를 증가시킵니다. 그러므로 보일 - 마리 오트 (Bole-Mariotte) 법칙에 따라 폐내 압력은 감소한다.

폐내 압력이 대기압보다 낮 으면 대기가 대기로 흘러 폐에 압력이 가해집니다. 그것의 압력을 대기압과 같게하고, 영감의 단계를 결론 짓는다..

이어서, 흡기 성 근육이 이완되고 호기성 근육이 수축합니다. 또한, 폐 탄성 수축이 발생하여 폐 부피가 감소하고 폐내 압력이 증가하며 보일 - 마리 오트 (Bole-Mariotte) 법칙으로 설명 할 수 있습니다..

폐내 압력을 높이고 대기압보다 커지면 공기가 폐 내부에서 대기로 흐릅니다. 이것은 압력이 균등해질 때까지 발생하며, 이는 만기 단계를 종결 짓습니다..

예 (실험)

실험 1

작은 풍선을 단단히 닫고 주사기 안의 플런저가 제거 된 약 20ml의 입안에 매듭을 만듭니다. 주사기의 플런저가 주사기의 중간 부분을 향해 배치되고 바늘이 제거되고 공기 흡입구가 막혔습니다..

관측

인젝터의 플런저를 천천히 당김으로써, 풍선이 팽창 된 것을 관찰 할 수있다.

설명

풍선의 벽에 두 가지 압력이 가해 지는데, 그 안쪽면의 압력, 풍선 내부에 포함 된 공기의 생성물 및 풍선의 외부면에 대한 다른 압력이 주사기에 들어있는 공기에 의해 가해집니다.

인젝터의 플런저를 당기면 내부에 반 진공이 생성됩니다. 따라서 펌프 벽 외면의 공기 압력이 감소하여 펌프 내부에 가해지는 압력이 상대적으로 크게됩니다..

Boyle-Mariote 법칙에 따르면이 순 압력은 풍선 벽의 팽창과 풍선의 부피 증가를 가져옵니다.

실험 2

플라스틱 병을 대략 반으로 자르고 절단이 가능한 한 수평이되도록하십시오. 병의 입안에 잘 조절 된 풍선을 넣고 동시에 일정량의 물을 깊은 접시에 담는다..

관측

풍선과 함께 병의 바닥을 접시의 물 위에 놓음으로써, 풍선은 적절하게 팽창된다.

설명

물은 일정량의 공기를 이동시켜 병 벽과 풍선 내부의 공기 압력을 증가시킵니다. 이것은 Boyle-Mariotte의 법칙에 따라 지구의 팽창에 의해 시각화 된 지구의 부피가 증가하게합니다.

참고 문헌

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  2. 브리태니커 백과 사전 편집자. (2018 년 7 월 27 일). 보일의 법. Encyclopædia Britannica. 원본 주소 'britannica.com'
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  4. 젊은 인도 영화. (2018 년 5 월 15 일). 보일의 법칙 : 아이들을위한 과학 실험. 원본 주소 'yifindia.com'
  5. 세실리아 셈 브레 (2011 년 5 월 22 일). 열기구 정의 ABC. 원본 주소 'definicionabc.com'
  6. Ganong, W, F. (2003). 의료 생리학 (19 판). 현대 매뉴얼 편집.