Boylen laki voi olla kemiassa elintärkeä kaasulaki. Boylen laki tai Boyle-Mariotten laki on toinen nimitys Boylen laista. Laki korreloi kaasun paineen nousun ja kaasun tilavuuden pienenemisen kanssa. Tämän artikkelin aikana tutustumme perusteellisesti Boylen lakikaavaan sovelluksineen ja erilaisine ominaisuuksineen.

Boylen lain määritelmä

Boylen laki sanoo, että kovan ja nopean määrän sisäilman perfektikaasua, sen absoluuttinen paine on kääntäen verrannollinen sen tilavuuteen jatkuvassa lämpötilassa.

yllä olevan luvun perusteella Boylen lakikokeilu ymmärretään usein. J-kirjaimen muotoisen putken lyhyempi pää suljettiin tai sinetöitiin, kun taas vastakkainen pää avattiin ilmakehään. Putken avattuun päähän Boyle kaatoi elohopeaa. Tämä aiheuttaa ilman puristumisen putken suljettuun päähän. Ilman puristuminen johtuu elohopeakuorman aiheuttamasta voimasta.

sama menettely toistettiin putken sisällä oleville elohopeamäärille ja kirjattiin vastaavat määrät (puristetun kaasun tilavuus lyhyemmässä päässä mielivaltaisina yksikköinä) ja paineet (elohopean korkeusero putken 2 pään välillä). Kokeesta Boyle päätteli, että kaasun paine on kääntäen verrannollinen sen tilavuuteen.

Boylen lain kaava

Boylen lain kaava on seuraava: PV = k

• missä P on paine
• v on tilavuus
• k voi olla vakio.

laista voidaan löytää myös systeemin paine tai tilavuus lämpötilan pysyessä vakiona: P1V1=P2v2

• missä P1= ensimmäinen paine
• P2= toinen paine
• v1= ensimmäinen tilavuus
• v2= toinen tilavuus

edellä olevasta lausekkeesta on selvää, että paineen kauppatavara ja siten perfektin tilavuus kaasu on vakio jatkuvassa lämpötilassa. Kun kaasun paine jatkuvassa lämpötilassa on kaksinkertainen, määrä pienenee puoleen alkuperäisestä tilavuudesta.

P2=2P1

p1v1=2p1v2

v2=V1/2

Boylen lakia sovelletaan vain ideaalikaasuihin. Laki pitää paikkansa vain korkeissa lämpötiloissa ja matalapaineissa. Laki pettää korkeissa paineissa. paineen ja tilavuuden kauppatavara ei pysy vakiona korkeissa paineissa, vaan osoittaa pientä kasvua. Tämä kasvu johtuu tilavuuden noususta, joka johtuu molekyylien välisistä vastenmielisistä voimista.

laki voidaan johtaa myös teoreettisesti tukemaan oletettua atomien ja molekyylien olemassaoloa sekä oletuksia liikkeestä ja täysin elastisista törmäyksistä.

ratkaistuja esimerkkejä Boylen lain kaavasta

Q1] a-kaasu vie 12,3 litraa 40,0 mmHg: n paineessa. Mikä on määrä, kun paine nostetaan 60,0 mmHg: iin?

ratkaisu – annettu: paine P1=40,0 mmHg , paine P2=60,0 mmHg , V1=12,3 litraa

löytää; tilavuus V2

meillä on,

p1v1=P2V2

(40,0 mmHg) (12,3 litraa) = (60,0 mmHg) (x)

= 8.20 L

joten paineen noustessa 60,0 mmHg: iin määrä tulee olemaan 8,2 litraa

Q2] 352 mL klooria 680 mm: n paineessa, Hg asetetaan säiliöön 1210 Torrin paineessa. Lämpötila pysyy vakiona 296 K. Mikä on säiliön määrä litroina?

ratkaisu annettu; P1 = 680mm P2 = 1210mm V1 = 352ml

löytää; V2 =?

meillä on,

p1v1 = P2V2

V2 = P1V1/P2V2

= 680. mm x 352 mL/1210 mm

= 198 mL Cl2

näin ollen säiliön litramäärä tulee olemaan 0,198 litraa.