Boylov zakon
Boylov zakon (imenovan tudi Mariottov zakon in Boylov-Mariottov zakon) je zakon o idealnih plinih.
Zakon je mogoče navesti na naslednji način:
Za določeno količino idealnega plina pri določeni temperaturi sta P (tlak) in V (prostornina) obratno sorazmerna.
Z drugimi besedami, prostornina konstantne mase idealnega plina pri konstantni temperaturi je obratno sorazmerna s pritiskom, ki deluje nanj.
V simbolih je zakon takšen:
P ∝ 1 V {\displaystyle P\propto {\frac {1}{V}}} 
ali
P V = k {\displaystyle PV=k} 
kjer je P tlak plina, V prostornina plina, k pa konstanta.
Za določeno maso plina pri konstantni temperaturi je produkt tlaka in prostornine konstanten. Ko se prostornina zmanjšuje, se tlak sorazmerno povečuje in obratno. Ko se na primer tlak prepolovi, se prostornina podvoji.
Recimo, da imate rezervoar, v katerem je določena količina plina pri določenem tlaku. Ko zmanjšate prostornino rezervoarja, je enako število delcev plina zdaj v manjšem prostoru. Zato se število trkov poveča. Zato je tlak večji.
Predstavljajte si, da imate plin pri določenem tlaku (P1) in prostornini (V1). Če spremenite tlak na novo vrednost (P2), se prostornina spremeni na novo vrednost (V2). Za opis obeh pogojev lahko uporabimo Boylov zakon:
P 1 V 1 = k {\displaystyle P_{1}V_{1}=k} 
P 2 V 2 = k {\displaystyle P_{2}V_{2}=k} 
Konstanta k je v obeh primerih enaka, zato lahko rečemo naslednje:
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}} 
Primer: Tlak plina je 3 atm, prostornina pa 5 litrov. Če tlak zmanjšamo na 2 atm, kakšna je prostornina?
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}}
V 2 = P 1 V 1 P 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {P_{1}V_{1}}{P_{2}}}} 
V 2 = 3 ∗ 5 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {3*5}{2}}} 
V 2 = 15 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {15}{2}}} 
V 2 = 7,5 {\displaystyle V_{2}=7,5} 
∴ Prostornina bo 7,5 litra.
Zakon je leta 1662 odkril Robert Boyle, nato pa ga je leta 1679 neodvisno odkril Edme Mariotte.
Animacija, ki prikazuje povezavo med tlakom in prostornino.Količina in temperatura plina sta konstantni.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je Boylov zakon?
O: Boylov zakon (imenovan tudi Mariottov zakon in Boylov-Mariottov zakon) je zakon o idealnih plinih, ki pravi, da sta za določeno količino idealnega plina pri konstantni temperaturi tlak (P) in prostornina (V) obratno sorazmerna.
V: Kako lahko matematično izrazimo Boylov zakon?
O: Boylov zakon lahko matematično izrazimo kot P ∝ 1/V ali PV = k, kjer je P tlak plina, V prostornina plina, k pa konstanta.
V: Kdo je odkril ta zakon?
O: Zakon je leta 1662 odkril Robert Boyle, nato pa ga je leta 1679 neodvisno odkril Edme Mariotte.
V: Kaj pomeni, ko rečemo, da sta P in V obratno sorazmerna?
O: To pomeni, da se s povečevanjem enega sorazmerno zmanjšuje drugi - če torej zmanjšamo prostornino posode, v kateri je določena količina plina pri določenem tlaku, se bo zaradi povečanih trkov med delci, ki so posledica manjšega prostora, tlak povečal.
V: Kako uporabimo Boylov zakon za izračun sprememb tlaka ali prostornine?
O: Boylov zakon lahko uporabimo za izračun sprememb tlaka ali prostornine s pomočjo dveh enačb - P1V1=k in P2V2=k - kjer k ostane konstanten, medtem ko se P1/V1 ali P2/V2 spremeni, odvisno od tega, kaj želimo izračunati.
V: Ali lahko ta zakon uporabimo tudi za prave pline?
O: Ne - velja samo za idealne pline, saj med njimi ni medmolekularnih sil.
