Usando boyle e leis de charles para expressar a lei do gás ideal
Na física, você pode usar as leis de Boyle e Charles de expressar a lei do gás ideal de maneiras diferentes. Por exemplo, é possível exprimir a relação entre a pressão e o volume de um gás ideal, antes e depois de uma dessas quantidades alterações a uma temperatura constante da seguinte forma:
PfVf = PEuVEu
Esta equação, chamada A lei de Boyle, diz que todos os outros factores iguais, o produto da pressão e volume (PV) será conservada.
A pressão constante, você pode dizer que a seguinte relação é verdade para um gás ideal:
Esta equação, chamada A lei de Charles, diz que a razão de volume para temperatura (V/T) será conservado para um gás ideal, todos os outros fatores sendo o mesmo.
Aqui está um exemplo que usa a lei de Boyle. Você está tomando uma merecidas férias na praia quando o diretor da Empresa de Turismo Acme corre até você e diz: “Nós geralmente deixar o nosso mergulho scuba turistas em 10,0 metros por dez minutos, mas um de nossos turistas diz que quer para ficar para baixo para uma meia hora. Ele vai ficar sem ar, e nós vamos ser processado!”
“Hmm”, você diz. “Deixe-me ter seus dados.” Você pega alguns papéis do diretor e ver que o turismo Empresa Acme tem tanques de mergulho com um volume de 0.015 metros cúbicos que são pressurizados para
O mergulhador respira a uma taxa de 0,04 metros cúbicos por minuto.
Porque você é um físico, você já sabe como tanques de mergulho trabalhar. Mantêm-se o ar nos pulmões na mesma pressão que a pressão da água circundante (ou então os pulmões pode entrar em colapso).
A maneira de resolver este problema é tomar o volume de ar pressurizado dentro do tanque e descobrir o que o seu volume seria se foram todos lançados na pressão que você encontrar na profundidade submerso. Você conhece as necessidades de oxigênio do corpo como uma taxa de volume, assim você pode trabalhar para fora quanto tempo o ar pressurizado pode sustentar a respiração a partir do volume do ar teria a pressão submerso. Para trabalhar fora o volume do ar pressurizado no tanque teria quando lançado na profundidade submersa, você usa a lei de Boyle:
PfVf = PEuVEu
Você sabe que a pressão do tanque de mergulho e seu volume. Agora você precisa saber a pressão na profundidade do mergulhador para ser capaz de calcular o volume disponível de ar para o mergulhador. Você pode encontrar a pressão da água com esta equação,
Onde PW é a pressão da água,
g é a aceleração devido à gravidade, e h é a mudança em profundidade:
A densidade da água é de cerca de 1.025 quilogramas por metro cúbico, e o mergulhador desce 10,0 metros, então você tem o seguinte a pressão da água:
Para obter a pressão total em profundidade do mergulhador, adicione a pressão do ar na superfície da água - isto é, a pressão atmosférica, Puma - para a pressão da água:
Agora você está pronto para usar a equação de Boyle:
PfVf = PEuVEu
Onde PEu representa a pressão do tanque e VEu é o volume do tanque.
Você quer encontrar o volume de ar disponível para o mergulhador, assim que resolver para Vf:
Ligar os números e fazer a matemática dá-lhe o volume de ar disponível:
Quanto tempo isso vai durar? O mergulhador respira a uma velocidade de 0,04 metros cúbicos por minuto, de modo que 1,5 metros cúbicos de ar é suficiente para
Você diz ao diretor que o mergulhador terá ar suficiente para 38 minutos. O diretor respira um suspiro de alívio. “No processo, então?”
“No processo.”
“Mas o que acontece se o mergulhador desce para 30,0 metros” Você descobrir a nova pressão da água a 30 metros:
E adicionar pressão de ar para obter
Como antes, você quer encontrar Vf, o volume de ar disponível para o mergulhador:
Ligar os números e fazer a matemática dá-lhe esse resultado:
A uma taxa de 0,04 metros cúbicos por minuto, 0,75 metros cúbicos de ar é suficiente para
“Uh oh,” você diz o diretor.
“Ação?”, O diretor pede.
“Ação”.