Priklausomybės tarp parametrų, apibūdinančių tam tikros dujų masės būseną, tyrimą pradedame nuo dujų procesų, vykstančių vieno iš parametrų nekintamumo, tyrimo. anglų mokslininkas Boyle(1669 m.) ir prancūzų mokslininkas marriott(1676 m.) atrado dėsnį, kuris išreiškia slėgio kitimo priklausomybę nuo dujų tūrio kitimo esant pastoviai temperatūrai. Atlikime tokį eksperimentą.

Sukdami rankenėlę pakeisime dujų (oro) tūrį balione A (11 pav., a). Pagal manometrą pastebime, kad keičiasi ir dujų slėgis. Pakeisime dujų tūrį inde (tūris nustatomas skalėje B) ir, pastebėję slėgį, surašysime į lentelę. 1. Iš jo matyti, kad dujų tūrio ir jų slėgio sandauga buvo beveik pastovi: kiek kartų „dujų tūris sumažėjo, tiek pat padidėjo jų slėgis.

Atlikus panašius, tikslesnius eksperimentus, buvo atrasta: tam tikrai dujų masei esant pastoviai temperatūrai dujų slėgis kinta atvirkščiai proporcingai dujų tūrio pokyčiui. Tai yra Boyle-Mariotte dėsnio formuluotė. Matematiškai dviem būsenoms jis bus parašytas taip:

Pastovios temperatūros dujų būsenos keitimo procesas vadinamas izoterminis. Boyle-Mariotte dėsnio formulė yra dujų izoterminės būsenos lygtis. Esant pastoviai temperatūrai, vidutinis molekulių greitis nekinta. Pasikeitus dujų tūriui, pasikeičia molekulių smūgių į indo sieneles skaičius. Tai yra dujų slėgio pasikeitimo priežastis.

Pavaizduokime šį procesą grafiškai, pavyzdžiui, atveju V = 12 l, p = 1 at.. Dujų tūrį pavaizduosime ant abscisių ašies, o jų slėgį – ordinačių ašyje (11 pav., b). Raskime taškus, atitinkančius kiekvieną reikšmių porą V ir p, ir, sujungę juos kartu, gausime izoterminio proceso grafiką. Tiesė, vaizduojanti ryšį tarp dujų tūrio ir slėgio pastovioje temperatūroje, vadinama izoterma. Izoterminiai procesai gryna forma nevyksta. Bet dažnai pasitaiko atvejų, kai dujų temperatūra kinta mažai, pavyzdžiui, kompresoriumi į cilindrus pumpuojant orą, kai į vidaus degimo variklio cilindrą įleidžiamas degiasis mišinys. Tokiais atvejais dujų tūrio ir slėgio skaičiavimai atliekami pagal Boyle-Mariotte dėsnį * .

Boyle-Mariotte (izotermos) dėsnis, vienas pagrindinių dujų dėsnių, apibūdinantis izoterminius procesus idealiose dujose. Jį 1662 m. nepriklausomai vienas nuo kito nustatė mokslininkai R. Boyle'as ir 1676 m. E. Mariotte, eksperimentiškai tirdami dujų slėgio priklausomybę nuo jų tūrio esant pastoviai temperatūrai.

Pagal Boyle-Mariotte dėsnį esant pastoviai temperatūrai (T = const), tam tikros idealių dujų masės (m) tūris (V) yra atvirkščiai proporcingas jų slėgiui (p):

pV = const = C, kai T = const ir m = const

Konstanta C yra proporcinga dujų masei (molių skaičiui) ir jų absoliučiai temperatūrai. Kitaip tariant: idealių dujų tam tikros masės tūrio ir jų slėgio sandauga yra pastovi esant pastoviai temperatūrai. Boyle'o dėsnis – Mariotte vykdomas griežtai siekiant idealių dujų. Tikroms dujoms Boyle-Mariotte dėsnis yra įvykdytas apytiksliai. Beveik visos dujos elgiasi kaip idealios dujos esant ne per aukštam slėgiui ir ne per žemai temperatūrai.

Boyle'o dėsnis – Mariotte išplaukia iš kinetinės dujų teorijos, kai daroma prielaida, kad molekulių dydžiai yra nežymiai maži, palyginti su atstumu tarp jų ir nėra tarpmolekulinės sąveikos. Esant dideliam slėgiui, būtina įvesti molekulių traukos jėgų ir pačių molekulių tūrio korekcijas. Kaip ir Claiperon lygtis, Boyle-Mariotte dėsnis aprašo ribinį tikrų dujų elgsenos atvejį, tiksliau aprašytą van der Waals lygtimi. Įstatymo taikymas gali būti apytiksliai stebimas suspaudžiant orą kompresoriumi arba dėl dujų išsiplėtimo po siurblio stūmokliu, kai jis išpumpuojamas iš indo.

Termodinaminis procesas, vykstantis esant pastoviai temperatūrai, vadinamas izoterminiu procesu. Jos vaizdas grafike (1 pav.) vadinamas izoterma.

1 pav

Gay-Lussac dėsnis. Isobaras

Prancūzų mokslininkas J. Gay-Lussac 1802 metais eksperimentiškai nustatė dujų tūrio priklausomybę nuo temperatūros esant pastoviam slėgiui. Duomenys grindžiami Gay-Lussac dujų įstatymu.

Gay-Lussac dėsnio formuluotė yra tokia: esant tam tikrai dujų masei, dujų tūrio ir jų temperatūros santykis yra pastovus, jei dujų slėgis nekinta. Šis ryšys matematiškai parašytas taip:

V/T=const, jei P=const ir m=const

Šio dėsnio galima apytiksliai laikytis, kai dujos plečiasi kaitinamos cilindre su judančiu stūmokliu. Nuolatinį slėgį cilindre užtikrina atmosferos slėgis ant išorinio stūmoklio paviršiaus. Dar viena Gay-Lussac dėsnio apraiška veikiant yra oro balionas. Gay-Lussac dėsnio nesilaikoma esant žemai temperatūrai, artimai dujų suskystinimo (kondensacijos) temperatūrai.

Įstatymas galioja idealioms dujoms. Jis puikiai tinka retintoms dujoms, kurios savo savybėmis yra artimos idealioms. Dujų temperatūra turi būti pakankamai aukšta.

Grafiškai ši priklausomybė V-T koordinatėse pavaizduota kaip tiesė, išeinanti iš taško Т=0. Ši linija vadinama izobaru. Skirtingi slėgiai atitinka skirtingus izobarus. Termodinaminės sistemos būsenos kaitos esant pastoviam slėgiui procesas vadinamas izobariniu (2 pav. izobarinio proceso grafikas).

2 pav

Charleso įstatymas. Isochora

Prancūzų mokslininkas J. Charlesas 1787 metais eksperimentiškai nustatė dujų slėgio priklausomybę nuo temperatūros esant pastoviam tūriui. Duomenys yra Charleso dujų įstatymo esmė.

Charleso dėsnio formuluotė yra tokia: tam tikrai dujų masei dujų slėgio ir jų temperatūros santykis yra pastovus, jei dujų tūris nekinta. Šis ryšys matematiškai parašytas taip:

P/T=const, jei V=const ir m=const

Šio dėsnio galima apytiksliai laikytis, kai padidėja dujų slėgis bet kurioje talpykloje arba kaitinant elektros lemputėje. Izochorinis procesas naudojamas pastovaus tūrio dujų termometruose. Charleso dėsnio nesilaikoma esant žemai temperatūrai, artimai dujų suskystinimo (kondensacijos) temperatūrai.

Įstatymas galioja idealioms dujoms. Jis puikiai tinka retintoms dujoms, kurios savo savybėmis yra artimos idealioms. Dujų temperatūra turi būti pakankamai aukšta. Procesas turi būti labai lėtas.

Grafiškai ši priklausomybė P-T koordinatėse pavaizduota kaip tiesė, išeinanti iš taško Т=0. Ši linija vadinama izochoru. Skirtingi tūriai atitinka skirtingus izochorus. Termodinaminės sistemos būsenos keitimo esant pastoviam tūriui procesas vadinamas izochoriniu. 3 pav. (izochorinio proceso grafikas).

Esant pastoviai temperatūrai, dujų tūris yra atvirkščiai proporcingas jų slėgiui.

Robertas Boyle'as yra ryškus džentelmeno mokslininko, praėjusios eros sūnaus, pavyzdys, kai mokslas buvo išskirtinai turtingų žmonių, kurie savo laisvalaikį skirdavo jo studijoms, pavyzdys. Dauguma Boyle'o tyrimų pagal šiuolaikinę klasifikaciją priskiriami cheminiams eksperimentams, nors jis tikriausiai laikė save gamtos filosofas(fizikas teorinis) ir gamtininkas(eksperimentinis fizikas). Matyt, jis susidomėjo dujų elgesiu pamatęs vieno pirmųjų pasaulyje oro siurblių dizainą. Suprojektavęs ir pastatęs kitą, patobulintą dvikrypčio oro vakuuminio siurblio versiją, jis nusprendė ištirti, kaip padidėjęs ir sumažėjęs dujų slėgis sandariame inde, prie kurio buvo prijungtas jo naujasis aparatas, veikia dujų savybes. Būdamas gabus eksperimentuotojas, Boyle'as tuo pat metu laikėsi labai naujų ir neįprastų to laikmečio pažiūrų, manydamas, kad mokslas turi kilti iš empirinių stebėjimų, o ne remtis vien tik spekuliacinėmis ir filosofinėmis konstrukcijomis.

Boyle'o formuluotėje dėsnis skambėjo pažodžiui taip: „Veikiamos išorinės jėgos dujos tampriai suspaudžiamos, o jos nesant plečiasi, o tiesinis suspaudimas arba plėtimasis yra proporcingas dujų tamprumo jėgai“. Įsivaizduokite, kad spaudžiate pripūstą balioną. Kadangi tarp oro molekulių yra pakankamai laisvos vietos, galite lengvai, šiek tiek jėga ir šiek tiek padirbėti, suspausti balioną, sumažindami jame esančių dujų tūrį. Tai vienas iš pagrindinių dujų ir skysčio skirtumų. Pavyzdžiui, skysto vandens rutulyje molekulės yra sandariai supakuotos, tarsi rutulys būtų užpildytas mikroskopinėmis granulėmis. Todėl vanduo, skirtingai nei oras, nėra elastingas. (Jei netikite manimi, pabandykite įstumti sandariai priglundantį kamštį į butelio, pripildyto vandeniu, kaklelį iki kamštelio.) Boilio dėsnis kartu su Charleso įstatymu sudarė Idealiųjų dujų būsenos lygties pagrindą.

J. Trefilis tai vadina „Boilio dėsniu“, tačiau mums labiau patiko rusiškoje tradicijoje priimtas įstatymo pavadinimas. — Pastaba. vertėjas.

Taip pat žiūrėkite:

Robertas Boyle'as, 1627–1691 m

Anglų-airių fizikas ir chemikas. Gimė Lismoro pilyje, Airijoje, keturioliktas Korko grafo, garsaus karalienės Elžbietos eros nuotykių ieškotojo, vaikas. Baigęs privilegijuotąją Etono mokyklą, kurioje buvo vienas pirmųjų studentų tarp „jaunųjų džentelmenų“, leidosi į ilgą kelionę po žemyninę Europą, kurios metu mokslus tęsė Ženevos universitete. 1648 m., grįžęs į tėvynę, įrengė privačią laboratoriją ir jos pagrindu užsiėmė fizikiniais ir cheminiais tyrimais. 1658 m. jis persikėlė į Oksfordą, kur Robertas Hukas tapo jo studentu ir laborantu. cm. Huko dėsnis), būsimasis Karališkosios draugijos mokslinis sekretorius. Beje, Boyle'as buvo vienas iš Karališkosios draugijos, kuri išaugo iš jaunų Oksfordo mokslininkų rato, įkūrėjų ir įkūrėjų. Atliko daugybę novatoriškų cheminių eksperimentų, įskaitant išsamius rūgščių ir bazių savybių tyrimus. Remiantis kai kuriais pranešimais, jis pirmasis iškėlė hipotezę apie cheminių elementų egzistavimą. Jis įrodė, kad oras būtinas degimui ir kvėpavimui. Be mokslo studijų, jis buvo Rytų Indijos bendrovės įkūrėjas ir akcininkas bei aktyviai užsiėmė misionierišku darbu, tikėdamasis atversti į krikščionybę Rytų Britanijos imperijos kolonijų gyventojus.

BOYLE-MARIOTTE DĖSNIS

BOYLE-MARIOTTE DĖSNIS dėsnis, pagal kurį pastovios temperatūros dujų tūris yra atvirkščiai proporcingas slėgiui. Tai reiškia, kad didėjant slėgiui, dujų tūris mažėja. Pirmą kartą šį dėsnį 1662 m. suformulavo Robertas BOYLE'as. Kadangi jį kuriant dalyvavo ir prancūzų mokslininkas MARIOTT, kitose šalyse, išskyrus Angliją, šis įstatymas vadinamas dvigubu pavadinimu. Tai ypatingas IDEALIŲ DUJŲ DĖSNIS (apibūdinantis hipotetines dujas, kurios idealiai paklūsta visiems dujų elgesio dėsniams) atvejis.

Kai suspaudžiamas tam tikras dujų kiekis, jų slėgis didėja mažėjant tūriui. Boyle-Mariotte dėsnis teigia, kad esant bet kokiai temperatūrai slėgio ir tūrio sandauga išlieka tokia pati tiek susitraukimo, tiek plėtimosi metu. Grafikas-žuvis rodo šiuos santykius. Dujos, kurios tiksliai paklūsta šiam dėsniui, vadinamos idealiosiomis dujomis, gali būti pavaizduotos kaip be galo mažų, idealiai elastingų dalelių, kurios susiduria viena su kita (kaip plieniniai rutuliniai guoliai), rinkinys. Pavadinimai: P - slėgis, V-tūris, T), Tj, Tz ir kt. - skirtingos temperatūros (didesni skaičiai atitinka aukštesnes temperatūras).

Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas.

Pažiūrėkite, kas yra "BOYLE-MARIOTTE ĮSTATYMAS" kituose žodynuose:

Oras (arba inertinės dujos) sandariame sausainių maišelyje išsiplečia, kai gaminys pakeliamas į reikšmingą aukštį virš jūros lygio (apie 2000 m) Boyle'o Mariotte'o dėsnis yra vienas pagrindinių dujų dėsnių ... Wikipedia

Boyle'o Mariotte dėsnis yra vienas iš pagrindinių dujų įstatymų. Įstatymas pavadintas airių fiziko, chemiko ir filosofo Roberto Boyle'o (1627 m. 1691 m.), atradusio jį 1662 m., vardu, taip pat prancūzų fiziko Edme'o Mariotte'o (1620 m. 1684 m.), atradusio ... ... Vikipedija, garbei.

BOILIO MARIOTĖS DĖSNIS- vienas iš pagrindinių dujų dėsnių, pagal kurį esant pastoviai temperatūrai T tam tikrai masei m idealus (žr.) slėgio p ir jo užimamo tūrio V sandauga yra pastovi vertė: pV \u003d const ... Didžioji politechnikos enciklopedija

Boyle-Mariotte įstatymas- Boilio ir Marioto dėsnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Idealiųjų dujų dėsnis: suslėgtų dujų slėgio ir tūrio sandauga, kai temperatūra pastovi, nekinta, t. y. PV = konst. Realiosioms dujoms galioja tik apytiksliai… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

Boyle-Mariotte įstatymas- Boilio ir Marioto dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Boyle ir Mariotte įstatymas; Boyle Mariotte teisė vok. Boyle Mariottesches Gesetz, n rus. Boyle'o dėsnis Mariotte, m pranc. loi de Boyle Mariotte, f … Fizikos terminų žodynas

Boyle-Mariotte ir Gay-Lussac įstatymas- Boilio, Marioto ir Gei Liusako dėsnis statusas T srities fizika atitikmenys: engl. Boyle Charles teisė; Boyle Gay Lussac teisė vok. Boyle Charlessches Gesetz, n; Boyle Mariotte Gay Lussacsches Gesetz, rus. Mariotte ir Gay Lussac Boyle'o įstatymas, m pranc ... Fizikos terminų žodynas

Dėsnis, susiejantis dujų tūrio pokyčius pastovioje temperatūroje su jų elastingumo pokyčiais. Šis įstatymas, atrastas 1660 m., inž. fizikas Boyle'as ir vėliau, bet, nepriklausomai nuo jo, Mariotte Prancūzijoje, savo paprastumu ir tikrumu ... ... Enciklopedinis žodynas F.A. Brockhausas ir I.A. Efronas

Boyle Marriott įstatymas- Boilio ir Mariotės dėsnis Boilio ir Mariotės dėsnis * Boyle Mariottesches Gesetz - idealių dujų dėsnis, zgidno esant tam tikram slėgiui tokių dujų natūralios masės tūriui esant plieno temperatūrai, reikšmė tapo: (pV) t \ u003d konst. Prie dainavimo ribos...... Girnichiy enciklopedinis žodynas

Būsenos lygtis Straipsnis yra serijos Termodinamika dalis. Idealiųjų dujų būsenos lygtis Van der Waalso lygtis Dietericho lygtis Termodinamikos skyriai Termodinamikos lygties pradžia ... Wikipedia

Boilio Marioto dėsnis: idealių dujų tam tikros masės tūrio ir jų slėgio sandauga yra pastovi esant pastoviai temperatūrai; savarankiškai įsteigė R. Boyle (1662) ir E. Mariotte (1676). * * * BOYLE MARIOTTE LAW BOYLE MARIOTTE LAW, vienas iš… … enciklopedinis žodynas

Knygos

• Lentelių komplektas. Fizika. Molekulinė kinetinė teorija (10 lentelių), . Mokomasis albumas iš 10 lapų. Brauno judesys. Difuzija. Suminės kūnų būsenos. Griežta patirtis. Temperatūros svarstyklės. Idealių dujų slėgis. Boyle-Mariotte dėsnis. Gay-Lussac dėsnis. Teisė…

Dėsnis suformuluotas taip: duotosios dujų masės tūrio ir jų slėgio pastovioje temperatūroje sandauga yra pastovi reikšmė. Matematiškai šį dėsnį galima parašyti taip:

P 1 V 1 = P 2 V 2 arba PV = const(1)

Pasekmės išplaukia iš Boyle-Mariotte dėsnio: dujų tankis ir koncentracija pastovioje temperatūroje yra tiesiogiai proporcingi slėgiui, kuriame dujos yra:

(2);
(3) ,

kur d 1 - tankis, C 1 - dujų koncentracija esant slėgiui P 1; d 2 ir C 2 yra atitinkamos vertės esant slėgiui P 2 .

1 pavyzdys 0,02 m 3 talpos dujų balione yra 20 atm slėgio dujų. Kokį tūrį užims dujos, jei nekeičiant temperatūros bus atidarytas baliono vožtuvas? Galutinis slėgis 1 atm.

2 pavyzdys Suslėgtas oras tiekiamas į dujų laikiklį (dujų surinkimo baką), kurio tūris yra 10 m 3 . Kiek laiko užtruks jį išsiurbti iki 15 atm slėgio, jei kompresorius per minutę įsiurbia 5,5 m 3 atmosferinio oro esant 1 atm slėgiui. Manoma, kad temperatūra yra pastovi.

3 pavyzdys 112 g azoto, esant 4 atm slėgiui, užima 20 litrų tūrį. Koks slėgis turi būti taikomas, kad azoto koncentracija būtų 0,5 mol/l, jei temperatūra nesikeičia?

1.1.2 Gay-Lussac ir Charles įstatymai

Gay-Lussac nustatė, kad esant pastoviam slėgiui, temperatūrai pakilus 1°C, tam tikros masės dujų tūris padidėja 1/273 tūrio esant 0°C.

Matematiškai šis įstatymas parašytas:

(4) ,

kur V- dujų tūris esant temperatūrai t°С, a V 0 – dujų tūris 0°C temperatūroje.

Charlesas parodė, kad tam tikros dujų masės slėgis, kaitinant 1 ° C esant pastoviam tūriui, padidėja 1/273 slėgio, kurį dujos turi 0 ° C temperatūroje. Matematiškai šis įstatymas parašytas taip:

(5) ,

kur P 0 ir P yra atitinkamai dujų slėgiai esant 0С ir tС temperatūrai.

Celsijaus skalę pakeičiant Kelvino skale, kurios ryšys nustatomas santykiu T = 273 + t, Gay-Lussac ir Charles dėsnių formulės yra labai supaprastintos.

Gay-Lussac įstatymas: Esant pastoviam slėgiui, tam tikros dujų masės tūris yra tiesiogiai proporcingas jų absoliučiai temperatūrai:

(6) .

Charleso įstatymas: esant pastoviam tūriui, tam tikros dujų masės slėgis yra tiesiogiai proporcingas jų absoliučiai temperatūrai:

(7) .

Iš Gay-Lussac ir Charles dėsnių išplaukia, kad esant pastoviam slėgiui, dujų tankis ir koncentracija yra atvirkščiai proporcingi jų absoliučiai temperatūrai:

(8) ,
(9) .

kur d 1 ir C 1 – dujų tankis ir koncentracija absoliučioje temperatūroje T 1, d 2 ir C 2 - atitinkamos vertės esant absoliučiai temperatūrai T 2 .

4 pavyzdys Esant 20ºC, dujų tūris yra 20,4 ml. Kokį tūrį įgaus dujos, atvėsusios iki 0°C, jei slėgis išliks pastovus?

Pastabaep 5. 9°C temperatūroje slėgis deguonies baliono viduje buvo 94 atm. Apskaičiuokite, kiek padidėjo slėgis balione, jei temperatūra pakilo iki 27ºС?

6 pavyzdys Dujinio chloro tankis ties 0ºС ir slėgis 760 mm Hg. Art. lygus 3,220 g/l. Raskite chloro tankį, laikydami jį idealiomis dujomis, esant 27 °C temperatūrai esant tokiam pačiam slėgiui.

7 pavyzdys Normaliomis sąlygomis anglies monoksido koncentracija yra 0,03 kmol/m 3. Apskaičiuokite, kokioje temperatūroje 10 m 3 anglies monoksido masė bus lygi 7 kg?

Kombinuotas Boyle-Mariotte-Charles-Gay-Lussac įstatymas.

Šio dėsnio formuluotė: tam tikrai dujų masei slėgio ir tūrio sandauga, padalinta iš absoliučios temperatūros, yra pastovi visiems pokyčiams, vykstantiems su dujomis. Matematinis žymėjimas:

(10)

čia V 1 yra tūris, o P 1 yra tam tikros dujų masės slėgis esant absoliučiai temperatūrai T 1 , V 2 - tos pačios masės dujų tūris ir P 2 - slėgis absoliučioje temperatūroje T 2 .

Vienas iš svarbiausių unifikuoto dujinės būsenos dėsnio pritaikymų yra „dujų tūrio sumažinimas iki normalių sąlygų“.

8 pavyzdys Dujos 15°C temperatūroje ir 760 mm Hg slėgis. Art. užima 2 litrus tūrio. Sureguliuokite dujų tūrį iki normalių sąlygų.

Norėdami palengvinti tokius skaičiavimus, galite naudoti lentelėse pateiktus perskaičiavimo koeficientus.

9 pavyzdys Gazometre virš vandens yra 7,4 litro deguonies, esant 23 ° C temperatūrai ir 781 mm Hg slėgiui. Art. Vandens garų slėgis šioje temperatūroje yra 21 mm Hg. Art. Koks yra deguonies tūris dujų matuoklyje normaliomis sąlygomis?