ボイルの法則: 定義、公式、応用、問題の例

August 15, 2023
にリンクポリシーコンタクト

click fraud protection

ボイルの法則: 定義、公式、応用、問題の例 - 今回はボイルの法則について説明します。これには、ボイルの法則の意味、ボイルの法則の公式、ボイルの法則の適用、およびボイルの法則からの質問の例が含まれており、完全かつ簡単に説明されています。詳細については、以下のレビューを注意深く参照してください。

ボイルの法則: 定義、公式、応用、問題の例

まずボイルの法則の意味について説明しましょう。

ボイルの法則の定義

ボイルの法則は、気体の圧力と体積の関係を説明する物理法則の 1 つです。ロバートボイルはボイルの法則 (1627 ～ 1691 年) の発明者であり、一定温度における圧力と気体の体積の関係を調べるために研究を実施しました。ロバート・ボイルは研究から、密閉空間内のガスの圧力と体積の積が一定であることを発見しました。

Wikipedia によると、ボイルの法則の別の定義は、多くの化学法則の 1 つであり、理想的な化学法則の特殊なケースです。閉鎖系で温度が一定に保たれる場合、ボイルの法則により、絶対圧力と空気量の逆関係が説明されます。

ロバートボイルによって発見されたボイルの法則は、一定温度での気体の体積に対する圧力の影響を研究します。ロバート・ボイルの声明はボイルの法則と呼ばれ、次のように書かれています。

「一定の温度では、密閉空間内のガスの圧力はその体積に反比例します。」

日常生活では、自転車のポンプや注射器など、ボイルの法則に基づいて動作する道具の例によく遭遇します。

ボイルの法則の公式

ボイルの法則によれば、これは、密閉空間内のガスの圧力と体積の積が、ガス温度が一定の条件では一定（一定）であることを意味します。

上記のステートメントを式で書くと、次のようになります。

PV = C

ここで、C は固定数 (定数) です。圧力が変化するとガスの量も変化します。その場合、上記の式は次のように書くことができます。

P1. V1 = P2。 V2

条件の下:

P1 = 初期ガス圧力 (atm.cm Hg、N/m2、Pa)
P2 = 最終ガス圧力 (atm、cmHg、N/m2、Pa)
V1 = ガスの初期体積 (m3、cm3)
V2 = 最終的なガス体積 (m3、cm3)

ボイルの法則は次の場合にのみ適用されます。

ガスの温度は一定です
ガスは密室にある
化学反応なし
ガスの状態に変化はありません

ボイルの法則の適用

instagram viewer

ポンプの動作原理にはボイルの法則が適用されます。ポンプは気体・液体を輸送するために使用される道具です。この動作原理によれば、ポンプは吸引ポンプと圧力ポンプの 2 つの部分に分かれています。

吸入後はポンプ内の空気量が増加しますが、空気はゴム製のバルブ（通気口）を通らなければならないため、タイヤ内に空気が入りません。

インレットホールが押されるとポンプ内の空気量が減少し、圧力上昇によりベンチレーションチューブを通ってタイヤ内に空気が入る可能性があります。ボイルの法則を使用する同様の装置には、注射器、ピペット、圧力ポンプ、水ポンプなどがあります。

ボイルの法則の問題の例

以下はボイルの法則に関する問題の例です。

1. 密閉チャンバーの内部には 200 ml のガスが入っています。部屋の圧力が60cmHgの場合、体積150mlの部屋のガス圧を計算しますか？

完了：

知られている：

V1 = 200ml
P1 = 60cmHg
V2 = 150ml
尋ねた： P2…？

答え：

ボイルの法則によると、容積 250 ml の部屋のガス圧力は 80 cmHG です。

2. 体積0.2m3の密閉空間に80,000Paまで圧力を上げると気体が満たされる？

完了：

知られている：

P1 = 60,000Pa
V1 = 0.2m3
P2 = 80,000 Pa質問してください: V2…？

答え：

P1V1=P2 V2
V2 = (P1 V1): P2
V2 = (60,000 x 0.2): 80,000
V2 = 1,2/8
V2 = 0.15 m3 したがって、ガス体積は 0.15 M3 になります。

3. ボイルの法則について、p. V = k、k には次元があります…

あ力
B. 仕事
C. 線形運動量
D. 温度
E. バネ定数

答え：B

議論：

知られている： VP = k

尋ねた： k = …?

答え：

追記 V = k
k = p. V = (m3)
k = N.m = ジュール

ジュールは仕事の単位です。したがって、k にはビジネスの次元があります。

4. ボイルの法則の発生条件ではないものとしては、次のようなものがあります。

あ固定温度
B. 一定の体積と圧力
C. 化学反応は起こらない
D. 密閉空間内のガス
E. ガスの状態は変化しない

答え：B

議論：

ボイルの法則は、ガスの温度が一定である、ガスが密閉空間内にある、化学反応が起こらない、ガス変化が起こらないなどの特定の条件下でのみ適用されます。

5. 密閉容器内には、膨張して体積が初期体積の 2 倍に変化する気体があります (V = 初期体積、P = 初期圧力)。ガス圧が変化すると・・・

議論

知られている：

初圧 (P1) = P
初期ボリューム (V1) = V
最終巻 (V2) = 2V

質問: 最終圧力 (P2)

答え：
P1 V1 = P2 V2
PV = P2 (2V)
P = P2 (2)
P2 = P / 2 = 1/2 P

ガス圧力は初期圧力の 1/2 倍に変化します。

6. 密閉容器の中には圧力2気圧、体積1リットルの気体が存在します。ガスの圧力が4気圧に変化すると、ガスの体積は...

議論

知られている：

初圧 (P1) = 2 atm = 2 × 105 パスカル
最終圧力 (P2) = 4 気圧 = 4 × 105 パスカル
初期ボリューム (V1) = 1 リットル = 1 dm3 = 1 × 10-3 m3
求：最終巻 (V2)

答え：

P1 V1 = P2 V2
(2 x 105)(1 x 10-3) = (4 x 105) V2
(1)(1×10-3) = (2) V2
1×10-3=(2) V2
V2 = 1/2 × 10-3
V2 = 0.5 x 10-3 m3 = 0.5 dm3 = 0.5 リットル

7. 密閉された部屋には体積 200 mL のガスが存在します。部屋の圧力が 60 cmHg の場合、容積 150 mL の部屋のガスの圧力を計算するとどうなるでしょうか。
完了：

知られている：

V1 = 200mL
V2 = 150 mL
P1 = 60cmHg
質問: P2 =…?

答え：

P1. V1 = P2。 V2
60cmHg。 20mL = P2. 15mL
P2 = 1200 cmHg/15
P2 = 80cmHg

以上、について説明してきましたが、 ボイルの法則: 定義、公式、応用、問題の例、うまくいけば、あなたの洞察力と知識を増やすことができます。訪問していただきありがとうございます。他の記事もぜひお読みください。

内容一覧

ボイルの法則: 定義、公式、応用、問題の例