보일 법칙 또는 Mariotte의 법칙 이상적인 가스의 압력은 일정한 질량 및 온도 조건 하에서 부피에 반비례합니다. 가스 부피가 증가하면 압력이 감소합니다. 부피가 감소하면 압력이 증가합니다. Boyle의 법칙은 1862 년에 법을 출판 한 화학자 및 물리학 자 Robert Boyle로부터 이름을 얻습니다.
보일의 법칙에 따르면 이상적인 가스의 절대 압력은 일정한 질량과 온도 조건에서 부피에 반비례한다고합니다.
Boyle 's Law Formula
Boyle의 법칙에는 세 가지 일반적인 공식이 있습니다 :
p ∝ 1/v
PV =k
p 1 v 1 =p 2 v 2
P는 절대 압력, V는 부피이고 K는 일정합니다.
보일 법칙
부피 대 압력의 그래프는 압력과 부피 사이의 역 관계를 보여주는 특징적인 하향 곡선 모양을 갖습니다. Boyle은 실험 데이터의 그래프를 사용하여 두 변수 간의 관계를 설정했습니다.
역사
Richard Towneley와 Henry Power는 17 세기 가스의 압력과 양 사이의 관계를 설명했습니다. Robert Boyle은 조수 인 Robert Hooke가 제작 한 장치를 사용하여 실험적으로 결과를 확인했습니다. 장치는 폐쇄 된 J 자형 튜브로 구성되었다. 보일은 수은을 튜브에 쏟아 부어 공기량을 줄이고 압력을 증가시켰다. 그는 다양한 양의 수은을 사용하여 공기압 및 부피 측정을 기록하고 데이터를 그래프로 만들었습니다. Boyle은 1662 년에 그의 결과를 발표했습니다. 때때로 프랑스 물리학 자 Edme Mariotte가 1670 년에 독립적으로 법을 발견했기 때문에 가스 법을 Boyle-Mariotte Law 또는 Mariotte의 법이라고합니다.
.일상 생활에서 Boyle의 법칙의 예
일상 생활에는 Boyle의 법칙의 예가 있습니다 :
- 벤드 :다이버는 굽힘을 피하기 위해 천천히 수면으로 올라갑니다. 다이버가 표면으로 올라 가면 물의 압력이 감소하여 혈액과 관절의 가스의 양이 증가합니다. 너무 빨리 오름차순 으로이 가스는 기포를 형성하여 혈류를 차단하고 관절과 치아를 손상시킬 수 있습니다.
- 기포 :유사하게, 기포는 물의 기둥을 올라갈 때 확장됩니다. 키가 큰 유리가있는 경우 압력이 감소함에 따라 거품이 부피가 팽창하는 것을 볼 수 있습니다. 버뮤다 삼각형에서 배가 사라지는 이유에 대한 한 가지 이론은 보일의 법칙과 관련이 있습니다. 해저에서 방출 된 가스는 상승하고 너무 많이 팽창하여 표면에 도달 할 때까지 본질적으로 거대한 거품이됩니다. 작은 보트는 거품에 빠지고 바다에 휩싸입니다.
- 심해 물고기 :심해 물고기는 표면으로 가져 오면 죽습니다. 외부 압력이 떨어지면 수영 방광 내의 가스의 양이 증가합니다. 본질적으로 물고기가 폭파되거나 팝.
- 주사기 :밀봉 된 주사기에서 플런저를 우울하게하면 내부의 공기량이 줄어들고 압력이 증가합니다. 마찬가지로, 소량의 물이 들어있는 주사기가 있고 플런저를 뒤로 당기면 공기의 양이 증가하지만 압력이 감소합니다. 압력 강하는 실온에서 주사기 내의 물을 끓일 수 있습니다.
- 호흡 :다이어프램은 폐의 부피를 팽창시켜 외부 공기가 폐로 돌진 할 수있는 압력 강하를 유발합니다 (흡입). 다이어프램을 이완 시키면 폐의 부피가 줄어들어 가스 압력이 증가합니다. 호기는 압력을 평등하게하기 위해 자연스럽게 발생합니다.
Boyle의 법률 예제 문제
예를 들어, 2.0 L의 부피와 2 개의 대기의 압력이 있고 압력이 1 대기로 감소하면 풍선의 최종 부피를 계산하십시오. 온도가 일정하게 유지된다고 가정합니다.
p 1 v 1 =p 2 v 2
(2 atm) (2.0 l) =(1 atm) v 2
v 2 =(2 atm) (2.0 L)/(1 atm)
v 2 =4.0 l
답이 이해되도록 작업을 확인하는 것이 좋습니다. 이 예에서, 풍선 압력은 2 배 (절반)만큼 감소했습니다. 양이 증가하고 두 배가되었습니다. 이것은 당신이 역 비율 관계에서 기대하는 것입니다.
대부분의 경우 숙제 및 시험 질문은 수학보다는 추론이 필요합니다. 예를 들어, 부피가 10 배 증가하면 압력은 어떻게됩니까? 부피 증가가 같은 양으로 압력이 감소한다는 것을 알고 있습니다. 압력은 10 배로 감소합니다.
다른 Boyle의 법률 예제 문제를 참조하십시오.
참조
- Fullick, P. (1994). 물리학 . 하이네만. ISBN 978-0-435-57078-1.
- Holton, Gerald James (2001). Physics, The Human Adventure :코페르니쿠스에서 아인슈타인 및 그 너머까지 . Rutgers University Press. ISBN 978-0-8135-2908-0.
- Tortora, Gerald J.; Dickinson, Bryan (2006). 해부학 및 생리학 원리 의‘폐 환기’ (11th ed.). Hoboken :John Wiley &Sons, Inc. pp. 863–867.
- Walsh, C.; 보폭, E.; Cheema, U.; Ovenden, N. (2017). "감압 질병에서 거품 역학을 모델링하기위한 3 차원 3 차원 시험 관내-실리코 접근법." Royal Society Interface의 저널 . 14 (137). doi :10.1098/rsif.2017.0653
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