Usando as leis de Boyle e Charles de para expressar a Lei Ideal Gas

Na física, você pode usar as leis de Boyle e Charles de expressar a lei dos gases ideais de diferentes maneiras. Por exemplo, é possível exprimir a relação entre a pressão e o volume de um gás ideal, antes e depois de uma dessas quantidades de alterações a uma temperatura constante da seguinte forma:

P_fV_f P =_EuV_Eu

Esta equação, chamada A lei de Boyle, diz que todos os outros factores sendo iguais, o produto da pressão e do volume (PV) será conservada.

A pressão constante, você pode dizer que a seguinte relação é verdadeiro para um gás ideal:

Esta equação, chamada A lei de Charles, diz que a razão entre o volume até à temperatura (V/t) vai ser conservado para um gás ideal, sendo todos os outros factores iguais.

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: # 147 Nós geralmente deixar o nosso mergulho turistas de mergulho em 10,0 metros por dez minutos, mas um de nossos turistas diz que quer ficar para baixo para uma meia hora. Ele vai ficar sem ar, e nós vamos ser processado # 148!;

# 147-Hmm, # 148- você diz. # 147 Deixe-me ter seus dados. # 148- Você toma 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 pressionados a

O mergulhador respira a uma velocidade 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 todos foram liberados com a 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 na pressão submerso. Para trabalhar fora do volume do ar pressurizado no tanque teria quando lançado na profundidade submersa, você usa a lei de Boyle:

P_fV_f P =_EuV_Eu

Você sabe que a pressão do tanque de mergulho e seu volume. Agora você precisa saber a pressão na profundidade do mergulhador ao ser capaz de calcular o volume disponível de ar para o mergulhador. Você pode encontrar a pressão da água com esta equação,

Onde P_W é a pressão da água,

g é a aceleração devida à gravidade, e h é a variação 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 na profundidade do mergulhador, adicionar a pressão de ar sobre a superfície da água - isto é, a pressão atmosférica, P_uma - à pressão da água:

Agora você está pronto para usar a equação de Boyle:

P_fV_f P =_EuV_Eu

Onde P_Eu é a pressão do tanque e V_Eu é o volume do tanque.

Você quer findthe volume de ar disponível para o mergulhador, então resolver para V_f:

Ligar os números e fazer a matemática dá-lhe o volume de ar disponíveis:

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 dá um suspiro de alívio. # 147-No processo, em seguida, # 148?;

# 147-No processo nº 148.;

# 147-Mas e se o mergulhador desce para 30,0 metros # 148- Você descobrir a nova pressão da água a 30 metros?:

E adicionar pressão de ar para obter

Como antes, você quer encontrar V_f, o volume de ar disponível para o mergulhador:

Ligar os números e fazer a matemática dá-lhe este resultado:

A uma taxa de 0,04 metros cúbicos por minuto, 0,75 metros cúbicos de ar é suficiente para

# 147-Uh oh, # 148- você diz o diretor.

# 147 Processo? # 148- o diretor pede.

# 147 Processo nº 148.;