قانون بويل

قانون بويل ، يتعلم كل طالب كيمياء عام روبرت بويل (1627-1691) باعتباره الشخص الذي اكتشف أن حجم الغاز يتناقص مع زيادة الضغط والعكس بالعكس – قانون بويل الشهير.  كان عالمًا رائدًا وفكريًا في عصره ، وكان مؤيدًا كبيرًا للطريقة التجريبية.

تعرف على

اسهامات نيوتن في الفيزياء

ولد بويل في قلعة ليسمور ، مونستر ، أيرلندا ، وكان الطفل الرابع عشر لإيرل كورك.  عندما كان شابًا من الوسائل ، تلقى تعليمه في المنزل وفي القارة. أمضى السنوات الأخيرة من الحروب الأهلية الإنجليزية في أوكسفورد ، حيث قرأ واختبر مساعديه وزملائه. 

كانت هذه المجموعة ملتزمة بالفلسفة الجديدة ، التي تقدر الملاحظة وتجربها على الأقل بقدر التفكير المنطقي في صياغة فهم علمي دقيق. في وقت استعادة الملكية البريطانية في عام 1660 ، لعب بويل دورًا رئيسيًا في تأسيس الجمعية الملكية لرعاية هذه النظرة الجديدة للعلم.

قد يهمك

بحث عن الحركة الدورانية في مادة الفيزياء كامل بالفقرات


قانون بويل

قانون بويل
قانون بويل



على الرغم من أن بويل كان الاهتمام العلمي الرئيسي بالكيمياء ، إلا أن أول عمل علمي تم نشره بعنوان “تجارب جديدة فيزيائي ميكانيكي ، ولمس ربيع الهواء ، وآثاره (1660)” ، يتعلق بالطبيعة الفيزيائية للهواء .

كما هو موضح في سلسلة رائعة من التجارب في  الذي استخدم مضخة الهواء لإنشاء فراغ. حددت الطبعة الثانية من هذا العمل ، التي نُشرت في عام 1662 ، العلاقة الكمية التي استخلصها بويل من القيم التجريبية ، والمعروفة لاحقًا بقانون بويل: أن حجم الغاز يتغير عكسياً مع الضغط.

ينص قانون بويل (يشار إليه أحيانًا باسم قانون بويل ماريوت) على أن الضغط المطلق وحجم كتلة معينة من الغاز المحصور يتناسب تناسبا عكسيا ، شريطة أن تظل درجة الحرارة دون تغيير داخل نظام مغلق.  يمكن ذكر ذلك رياضيا على النحو التالي:

[اللاتكس] P_1V_1 = P_2V_2 [/ اللاتكس]

قد يهمك

جايكوب بارنيت Jacob Barnett عالم الفيزياء الفلكية الطفل

تاريخ اشتقاق قانون بويل

تمت تسمية القانون على اسم الكيميائي والفيزيائي روبرت بويل ، الذي نشر القانون الأصلي في عام 1662. وأظهر بويل أن حجم الهواء المحبوس بواسطة سائل في الطرف القصير المغلق من أنبوب على شكل J انخفض بنسبة تتناسب تمامًا مع الضغط الناتج عن  السائل في الجزء الطويل من الأنبوب.

Boyle’s LawAn Animation of Boyle’s Law ، والتي تبين العلاقة بين الحجم والضغط عند ثبات الكتلة ودرجة الحرارة.

كان الهواء المحبوس يشبه إلى حد كبير الربيع ، ويمارس قوة تعارض ضغطه.  أطلق بويل على هذا التأثير “ربيع الهواء” ونشر نتائجه في كتيب يحمل هذا العنوان.  الفرق بين ارتفاع عمودين الزئبق يعطي الضغط (76 سم = 1 أجهزة الصراف الآلي) ، ويتم حساب حجم الهواء من طول عمود الهواء وقطر الأنبوب.

يمكن ذكر القانون نفسه على النحو التالي :

بالنسبة للكمية الثابتة من الغاز المثالي المحفوظ عند درجة حرارة ثابتة ، يكون P (الضغط) و V (الحجم) متناسبين عكسيا – أي عندما يتضاعف أحدهما ، يتم تقليل الآخر بمقدار النصف.

تذكر أن هذه العلاقات صحيحة فقط إذا كان عدد الجزيئات (ن) ودرجة الحرارة (T) ثابتًا.

تفاعلي: يمكن ضغط علاقات الضغط بحجم الصوت في مجلدات أصغر.  كيف يؤثر ضغط الغاز على ضغطه؟ قم بتشغيل النموذج ، ثم قم بتغيير حجم الحاويات ولاحظ التغيير في الضغط.  يحول الجدار المتحرك تأثير الاصطدامات الجزيئية إلى ضغط ويعمل كمقياس للضغط. ماذا يحدث للضغط عندما يتغير الحجم؟

مثال :

في العملية الصناعية ، يُسمح بتدفق الغاز المحصور بحجم 1 لتر عند ضغط 20 atm إلى حاوية 12 لتر عن طريق فتح الصمام الذي يصل بين الحاويتين.  ما هو الضغط النهائي للغاز؟

قانون بويل



قم بإعداد المشكلة عن طريق إعداد المتغيرات المعروفة وغير المعروفة.  في هذه الحالة ، يكون الضغط الأولي 20 atm (P1) ، والحجم الأولي هو 1 L (V1) ، والحجم الجديد هو 1L + 12 L = 13 L (V2) ، لأن الحاويتين متصلتان.  الضغط الجديد (P2) لا يزال مجهولا.

P1V1 = P2V2

(20 atm) (1 L) = (P2) (13 L).

20 ذرة = (13) P2.

P2 = 1.54 أجهزة الصراف الآلي.

الضغط النهائي للغاز هو 1.54 atm.