Νόμος του Μπόιλ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Στη θερμοδυναμική ο Νόμος του Μπόιλ είναι ένας από τους τρεις νόμους των αερίων.

Ο Νόμος του Μπόιλ, γνωστός και σαν νόμος Μπόιλ-Μαριότ, πήρε το όνομά του αρχικά από τον Ιρλανδό φυσικό φιλόσοφο Ρόμπερτ Μπόιλ (Robert Boyle), που πρώτος τον διατύπωσε το 1662. Σύμφωνα με αυτό το νόμο:

Ο όγκος ενός αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογος της πίεσης αυτού, σε σταθερή θερμοκρασία.

Για τις μεταβολές πίεσης και θερμοκρασίας αν P₁ η αρχική πίεση του αερίου, V₁ ο αρχικός ειδικός όγκος του και T η σταθερή θερμοκρασία του και προκληθεί μεταβολή της πίεσης και του όγκου του σε P₂ και V₂ κατά τρόπο που η θερμοκρασία μείνει αμετάβλητη, τότε μεταξύ των παραπάνω στοιχείων του αερίου θα ισχύει η μαθηματική σχέση:

ή και ακόμη

Το γινόμενο επομένως είναι σταθερό καί ισούται με όπου ο αριθμός των γραμμομορίων τού αερίου καίη παγκόσμια σταθερά των ιδανικών αερίων που στο διεθνές σύστημα μονάδων (S.I) έχει τιμή

Αυτό σημαίνει πως αν διπλασιαστεί η πίεση ενός αερίου ο όγκος του θα υποδιπλασιαστεί και αντίστροφα, φθάνει μόνο η θερμοκρασία του να παραμένει σταθερή. Σύμφωνα με τον νόμο αυτό όταν σπρώχνεται η λαβή της αεραντλίας ποδηλάτου προς τα μέσα, μειώνεται ο όγκος του αέρα με αποτέλεσμα ν΄ αυξάνεται η πίεσή του και να διοχετεύεται πλέον με πίεση στο λάστιχο του ποδηλάτου ώστε να το αναγκάζει τούτο να φουσκώνει.

Επομένως όταν η θερμοκρασία αερίου παραμένει σταθερά το γινόμενο μιας πίεσης του αερίου επί του αντίστοιχου ειδικού όγκου του είναι πάντοτε σταθερός αριθμός. Η δε μαθηματική διατύπωση αυτού είναι:

Οι παραπάνω σχέσεις ισχύουν προφανώς για 1 kg αερίου, δεδομένου ότι σ΄ αυτές υπεισέρχεται ο ειδικός όγκος του V, που παριστά τον όγκο στη μονάδα μέτρησης 1 kg αερίου. Εφαρμόζονται όμως και για περισσότερα του ενός χιλιόγραμμα με την διαφορά μόνο ότι αντί ειδικού όγκου v τοποθετείται τότε ο ολικός όγκος V του αερίου.

Αν τώρα ληφθεί υπ΄ όψη ότι ειδικός όγκος και ειδικό βάρος είναι μεγέθη αντίστροφα μεταξύ τους τότε εύκολα συνάγεται ότι η σχέση μεταξύ πιέσεων και ειδικών βαρών του αερίου θα παρίσταται από τον μαθηματικό τύπο:

:

Ο τελευταίος παραπάνω τύπος αποτελεί μια άλλη έκφραση του Νόμου Boyle - Mariotte κατά την οποία: υπό σταθερή θερμοκρασία τα ειδικά βάρη του αερίου είναι κατ΄ ευθεία ανάλογα προς τις αντίστοιχες πιέσεις αυτού.

Ο νόμος των Boyle καί Mariotte όπως και οι άλλοι νόμοι των αερίων, ισχύει επακριβώς για ιδανικά αέρια. Οι νόμοι όμως μπορούν να εφαρμοστούν σαν καλή προσέγγιση και σε πραγματικά αέρια.

[Επεξεργασία] Στην Ελληνική Παιδεία

Διδάσκεται στα πλαίσια της διδασκαλίας των Νόμων των Αερίων, του μαθήματος της Φυσικής, σε μαθητές και μαθήτριες της Τεχνολογικής και Θετικής κατεύθυνσης της Β τάξης των Ελληνικών Γενικών Λυκείων. (Κεφ.1, Φυσική Β Λυκείου, ΟΕΔΒ/ΥΠΕΠΘ)

[Επεξεργασία] Δείτε επίσης

• Νόμος Γκέι-Λουσάκ
• Νόμος του Σαρλ