Boyles Gesetz wirkte sich auf die Chemie aus

Wenn Sie eine Luftprobe auffangen und ihr Volumen bei unterschiedlichen Drücken messen (konstante Temperatur), können Sie ein Verhältnis zwischen Volumen und Druck bestimmen. Wenn Sie dieses Experiment durchführen, werden Sie feststellen, dass mit zunehmendem Druck einer Gasprobe deren Volumen abnimmt. Mit anderen Worten ist das Volumen einer Gasprobe bei konstanter Temperatur umgekehrt proportional zu ihrem Druck. Das Produkt des Drucks multipliziert mit dem Volumen ist eine Konstante:

PV = k oder V = k / P oder P = k / V

wobei P der Druck ist, V das Volumen ist, k eine Konstante ist und die Temperatur und die Gasmenge konstant gehalten werden. Diese Beziehung heißt Boyles Gesetz, nach Robert Boyle, der es 1660 entdeckte.

Wichtige Erkenntnisse: Probleme mit der Chemie des Boyle-Gesetzes

• Einfach ausgedrückt stellt Boyle fest, dass für ein Gas mit konstanter Temperatur der Druck multipliziert mit dem Volumen ein konstanter Wert ist. Die Gleichung hierfür lautet PV = k, wobei k eine Konstante ist.
• Wenn Sie bei konstanter Temperatur den Druck eines Gases erhöhen, nimmt dessen Volumen ab. Wenn Sie die Lautstärke erhöhen, sinkt der Druck.
• Das Volumen eines Gases ist umgekehrt proportional zu seinem Druck.
• Boyles Gesetz ist eine Form des idealen Gasgesetzes. Bei normalen Temperaturen und Drücken funktioniert es gut für echte Gase. Bei hohen Temperaturen oder Drücken ist dies jedoch keine gültige Näherung.

Gearbeitetes Beispielproblem

Die Abschnitte über die allgemeinen Eigenschaften von Gasen und Probleme mit dem idealen Gasgesetz können auch hilfreich sein, wenn Sie versuchen, Probleme mit dem Boyleschen Gesetz zu lösen.

Problem

Eine Probe von Heliumgas bei 25 ° C wird aus 200 cm komprimiert³ bis 0,240 cm³. Sein Druck beträgt jetzt 3,00 cm Hg. Was war der ursprüngliche Druck des Heliums??

Lösung

Es ist immer eine gute Idee, die Werte aller bekannten Variablen aufzuschreiben und anzugeben, ob es sich um Anfangs- oder Endzustände handelt. Probleme mit dem Boyle'schen Gesetz sind im Wesentlichen Sonderfälle des idealen Gasgesetzes:

Initiale: P₁ =?; V₁ = 200 cm³; n₁ = n; T₁ = T

Finale: P₂ = 3,00 cm Hg; V₂ = 0,240 cm³; n₂ = n; T₂ = T

P₁V₁ = nRT (Ideales Gasgesetz)

P₂V₂ = nRT

also, p₁V₁ = P₂V₂

P₁ = P₂V₂/ V₁

P₁ = 3,00 cm Hg × 0,240 cm³/ 200 cm³

P₁ = 3,60 · 10^-3 cm Hg

Haben Sie bemerkt, dass die Einheiten für den Druck in cm Hg sind? Möglicherweise möchten Sie dies in eine üblichere Einheit umrechnen, z. B. Millimeter Quecksilber, Atmosphären oder Pascal.

3,60 x 10^-3 Hg x 10 mm / 1 cm = 3,60 x 10^-2 mm Hg

3,60 x 10^-3 Hg x 1 atm / 76,0 cm Hg = 4,74 x 10^-5 Geldautomat

Quelle

• Levine, Ira N. (1978). Physikalische Chemie. Universität von Brooklyn: McGraw-Hill.