قانون بويل




قانون بويل

Boyle’s Law

لماذا يتمدد البالون ويزداد حجمه بعد أن يصل إلى ارتفاعات عالية؟

هل لذلك علاقة بالضغط؟

 

يتمدد الهواء داخل البالون بعد صعوده للأعلى بسبب نقصان الضغط الجوي، فكلما ارتفعنا للأعلى يقل الضغط الجوي ويزداد حجم الهواء داخل البالون فيتمدد.

الكيميائي البريطاني روبرت بويل كان أول من تحقق من العلاقة بين حجم الغاز والضغط المسلط عليه، ووضع قانوناً عًرف باسمه.

 

نص قانون بويل:

"يتناسب حجم الغاز المحصور تناسباً عكسياً مع الضغط الواقع عليه عند ثبوت درجة حرارته"

 

اشتقاق القانون:

يتناسب حجم الغاز المحصور عكسياً مع الضغط الواقع عليه:

وبتحويل التناسب إلى يساوي:

وبترتيب العلاقة السابقة:

              ض ح = ثابت 

وعندما يكون لدينا ظرفين مختلفين للغاز نفسه عند الدرجة الحرارية نفسها يكون:

       ض1 ح1 = ثابت  ...............  (1)   

      ض2 ح2 = ثابت  ...............  (2)   

وبمساواة الحدين الأيمنين من العلاقتين (1) ، (2) نحصل على قانون بويل:

وعند تطبيق قانون بويل يجب تجانس وحدات الضغط والحجم.

1 ضغط جوي = 760 مم زئبق.

1 لتر = 1000 سم3

أمثلة محلولة

مثال (1):

تشغل كتلة من غاز الأكسجين حجماً قدره 40 سم3 عند 1,00 ض جـ، احسب حجمه عند ضغط 0,8 ض جـ، بفرض بقاء درجة حرارته ثابتة.

 

الحل:

ض1 = 1 ضغط جوي

ض2 = 0,8 ضغط جوي

ح1 = 40 سم3

ح2 = ؟؟

                         ض1 × ح1  =  ض2 × ح2

                           1 × 40 = 0,8 × ح2

                                  ح2 = 50 سم3

 

مثال (2):

عينة من غاز ضغطها (3) ض جـ. فإذا قل حجمها بمقدار النصف، فكم يصبح ضغطها بفرض بقاء درجة الحرارة ثابتة.

 

الحل:

معنى أن يقل الحجم إلى النصف أن  ح2 = 0,5 ح1

ض1 = 3 ضغط جوي

ض2 = ؟؟

ح1 = ح1

ح2 = 0,5 ح1

                                   ض1 × ح1  =  ض2 × ح2

                                  3 × ح1 = ض2 × 0,5 ح1

                                       ض2 = 6 ض جـ

 

مثال (3):

علبة بخاخ تحتوي على (400) سم3 من الغاز تحت ضغط (5) ضغط جوي، عند تفريغ الغاز الموجود داخل العلبة في كيس بلاستيكي، انتفخ الكيس إلى حجم (2) لتر. ما ضغط الغاز داخل الكيس البلاستيكي بافتراض بقاء درجة الحرارة ثابتة.

 

الحل:

قبل حل السؤال يجب أن تكون وحدتي الحجم متجانستين؛ كأن نحول الحجم الإبتدائي إلى لتر أو أن نحول الحجم النهائي إلى سم3.

ض1 = 5 ضغط جوي

ض2 = ؟؟

ح1 = 0,4 لتر

ح2 = 2 لتر

                                ض1 × ح1  =  ض2 × ح2

                              5 × 0,4 = ض2 × 2

                                    ض2 = 1 ض جـ

 

سؤال:

عينة من غاز ثاني أكسيد الكبريت SO2 حجمها 1,53 لتر عند ضغط 5,6 ض.جـ. إذا تغير الضغط إلى 1,5 ض.جـ، فكم يصبح حجم الغاز عند درجة الحرارة نفسها؟

 

الحل:

ض1 = 5,6 ضغط جوي

ض2 = 1,5 ضغط جوي

ح1 = 1,53 لتر

ح2 = ؟؟

                                ض1 × ح1  =  ض2 × ح2

                              5,6 × 1,53 = 1,5 × ح2

                                    ح2 = 5,71 لتر


التاريخ : 14 / 12 / 2018

التعليقات

عذرا يجب عليك تسجيل الدخول الى الموقع لكي تتمكن من اضافة تعليق