Die Formel für Boyles Gesetz

Boyles Gesetz ist ein Sonderfall des idealen Gasgesetzes. Dieses Gesetz gilt nur für ideale Gase, die auf einer konstanten Temperatur gehalten werden und nur eine Änderung des Volumens und des Drucks zulassen.

Boyles Gesetzesformel

Boyles Gesetz wird ausgedrückt als:
P_ichV_ich = P_fV_f
wo
P_ich = Anfangsdruck
V_ich = Anfangsvolumen
P_f = Enddruck
V_f = Endvolumen

Da sich die Temperatur und die Gasmenge nicht ändern, erscheinen diese Begriffe nicht in der Gleichung.

Was Boyles Gesetz bedeutet, ist, dass das Volumen einer Gasmasse umgekehrt proportional zu ihrem Druck ist. Diese lineare Beziehung zwischen Druck und Volumen bedeutet, dass die Verdoppelung des Volumens einer gegebenen Gasmasse ihren Druck um die Hälfte verringert.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Einheiten für Anfangs- und Endbedingungen gleich sind. Beginnen Sie nicht mit Pfund und Kubikzoll für anfängliche Druck- und Volumeneinheiten und erwarten Sie, Pascal und Liter zu finden, ohne die Einheiten zuerst umzurechnen.

Es gibt zwei weitere übliche Möglichkeiten, die Formel für das Boyle'sche Gesetz auszudrücken.

Nach diesem Gesetz ist das Produkt aus Druck und Volumen bei konstanter Temperatur eine Konstante:

PV = c

oder

P ≤ 1 / V

Boyle's Law Beispiel Problem

Ein Volumen von 1 l eines Gases steht unter einem Druck von 20 atm. Ein Ventil lässt das Gas in einen 12-l-Behälter fließen und verbindet die beiden Behälter. Was ist der Enddruck dieses Gases??

Ein guter Ausgangspunkt für dieses Problem ist, die Formel für das Boyle-Gesetz aufzuschreiben und zu ermitteln, welche Variablen Sie kennen und welche noch zu finden sind.

Die Formel lautet:

P₁V₁ = P₂V₂

Wissen Sie:

Anfangsdruck P₁ = 20 atm
Anfangsvolumen V₁ = 1 l
Endvolumen V₂ = 1 l + 12 l = 13 l
Enddruck P₂ = Variable zu finden

P₁V₁ = P₂V₂

Teilen Sie beide Seiten der Gleichung durch V₂ gibt Ihnen:

P₁V₁ / V₂ = P₂

Zahlen eintragen:

(20 atm) (1 l) / (13 l) = Enddruck

Enddruck = 1,54 atm (nicht die richtige Anzahl von signifikanten Zahlen, nur damit Sie es wissen)

Wenn Sie immer noch verwirrt sind, möchten Sie möglicherweise ein anderes Problem mit Boyles Gesetz überprüfen.

Interessante Fakten zum Boyle-Gesetz

• Boyles Gesetz war das erste physikalische Gesetz, das als Gleichung geschrieben wurde, die die Abhängigkeit zweier Variablen beschreibt. Zuvor hatten Sie nur eine Variable.
• Das Boyle-Gesetz ist auch als das Boyle-Mariotte-Gesetz oder Mariotte-Gesetz bekannt. Der anglo-irische Boyle veröffentlichte sein Gesetz 1662, aber der französische Physiker Edme Mariotte kam 1679 unabhängig auf die gleiche Beziehung.
• Obwohl das Boyle'sche Gesetz das Verhalten eines idealen Gases beschreibt, kann es auf reale Gase bei normaler Temperatur und niedrigem (normalem) Druck angewendet werden. Wenn Temperatur und Druck ansteigen, beginnen Gase von jeder Variation des idealen Gasgesetzes abzuweichen.

Boyles Gesetz und andere Gasgesetze

Das Boyle'sche Gesetz ist nicht der einzige Sonderfall des idealen Gasgesetzes. Zwei weitere gängige Gesetze sind das Charles-Gesetz (konstanter Druck) und das Gay-Lussac-Gesetz (konstantes Volumen)..