La loi de Boyle est un cas particulier de la loi du gaz idéal. Cette loi ne s'applique qu'aux gaz idéaux maintenus à une constante Température, autorisant uniquement le volume et pression changer.
Formule de la loi de Boyle
La loi de Boyle s'exprime comme suit:
PjeVje = PFVF
où
Pje = pression initiale
Vje = volume initial
PF = pression finale
VF = volume final
Parce que la température et la quantité de gaz ne changent pas, ces termes n'apparaissent pas dans l'équation.
La loi de Boyle signifie que le volume d'une masse de gaz est inversement proportionnel à sa pression. Cette relation linéaire entre pression et volume signifie que doubler le volume d'une masse de gaz donnée diminue de moitié sa pression.
Il est important de se rappeler que les unités pour les conditions initiales et finales sont les mêmes. Ne commencez pas avec des livres et des pouces cubes pour les unités de pression et de volume initiales et attendez-vous à trouver des pascals et des litres sans convertir d'abord les unités.
Il existe deux autres façons courantes d'exprimer la formule de la loi de Boyle.
Selon cette loi, à température constante, le produit de la pression et du volume est une constante:
PV = c
ou
P ∝ 1 / V
Exemple de problème de la loi de Boyle
Un volume de 1 L de gaz est à une pression de 20 atm. Une soupape permet au gaz de s'écouler dans un récipient de 12 L, reliant les deux récipients. Quelle est la pression finale de ce gaz?
Un bon endroit pour commencer ce problème est d'écrire la formule pour la loi de Boyle et identifier les variables que vous connaissez et celles qui restent à trouver.
La formule est:
P1V1 = P2V2
Tu sais:
Pression initiale P1 = 20 atm
Volume initial V1 = 1 L
volume final V2 = 1 L + 12 L = 13 L
pression finale P2 = variable à trouver
P1V1 = P2V2
Diviser les deux côtés de l'équation par V2 vous donne:
P1V1 / V2 = P2
Remplir les chiffres:
(20 atm) (1 L) / (13 L) = pression finale
pression finale = 1,54 atm (pas le nombre correct de chiffres significatifs, juste pour que vous le sachiez)
Si vous êtes toujours confus, vous voudrez peut-être revoir un autre problème de loi de Boyle travaillé.
Faits intéressants sur la loi de Boyle
- La loi de Boyle a été la première loi physique écrite sous forme d'une équation décrivant la dépendance de deux variables. Avant cela, une variable était tout ce que vous aviez.
- La loi de Boyle est également connue sous le nom de loi de Boyle-Mariotte ou loi de Mariotte. Anglo-Irish Boyle a publié sa loi en 1662, mais le physicien français Edme Mariotte a établi la même relation indépendamment en 1679.
- Bien que la loi de Boyle décrive le comportement d'un gaz idéal, elle peut être appliquée à des gaz réels à une température normale et une pression basse (ordinaire). À mesure que la température et la pression augmentent, les gaz commencent à s'écarter de toute variation de la loi des gaz idéaux.
Loi de Boyle et autres lois sur le gaz
La loi de Boyle n'est pas le seul cas particulier de la loi du gaz idéal. Deux autres lois communes sont La loi de Charles (pression constante) et Loi de Gay-Lussac (volume constant).