Wissenschaft

Boyles Gesetz mit Beispielproblem erklärt

Das Gasgesetz von Boyle besagt, dass das Volumen eines Gases umgekehrt proportional zum Druck des Gases ist, wenn die Temperatur konstant gehalten wird. Der anglo-irische Chemiker Robert Boyle (1627–1691) entdeckte das Gesetz und gilt dafür als der erste moderne Chemiker. In diesem Beispielproblem wird das Boyle’sche Gesetz verwendet, um das Gasvolumen zu ermitteln, wenn sich der Druck ändert.

Boyles Gesetz Beispiel Problem

  • Ein Ballon mit einem Volumen von 2,0 l wird bei 3 Atmosphären mit einem Gas gefüllt. Wenn der Druck ohne Temperaturänderung auf 0,5 Atmosphären reduziert wird, wie groß wäre das Volumen des Ballons?

Lösung

Da sich die Temperatur nicht ändert, kann das Boyle’sche Gesetz angewendet werden. Boyles Gasgesetz kann ausgedrückt werden als:

  • P i V i=P f V f

wo

  • P i=Anfangsdruck
  • V i=Anfangsvolumen
  • P f=Enddruck
  • V f=Endvolumen

Um das endgültige Volumen zu finden, lösen Sie die Gleichung für V f :

  • V f=P i V i / P f
  • V i=2,0 l
  • P i=3 atm
  • P f=0,5 atm
  • V f=(2,0 l) (3 atm) / (0,5 atm)
  • V f=6 l / 0,5 atm
  • V f=12 l

Antworten

Das Volumen des Ballons wird auf 12 l erweitert.

Weitere Beispiele für das Boyle’sche Gesetz

Solange die Temperatur und die Anzahl der Mol Gas konstant bleiben, bedeutet das Boyle’sche Gesetz, dass die Verdoppelung des Drucks eines Gases sein Volumen halbiert. Hier sind weitere Beispiele für Boyles Gesetz in Aktion:

  • Wenn der Kolben einer versiegelten Spritze gedrückt wird, steigt der Druck und das Volumen nimmt ab. Da der Siedepunkt vom Druck abhängt, können Sie das Boyle’sche Gesetz und eine Spritze verwenden, um Wasser bei Raumtemperatur zum Kochen zu bringen.
  • Tiefseefische sterben, wenn sie aus der Tiefe an die Oberfläche gebracht werden. Der Druck nimmt dramatisch ab, wenn sie erhöht werden, was das Volumen der Gase in ihrem Blut und ihrer Schwimmblase erhöht. Im Wesentlichen knallen die Fische.
  • Das gleiche Prinzip gilt für Taucher, wenn sie „die Kurven“ bekommen. Wenn ein Taucher zu schnell an die Oberfläche zurückkehrt, dehnen sich gelöste Gase im Blut aus und bilden Blasen, die in Kapillaren und Organen stecken bleiben können. 1
  • Wenn Sie Blasen unter Wasser blasen, dehnen sie sich aus, wenn sie an die Oberfläche steigen. Eine Theorie darüber, warum Schiffe im Bermuda-Dreieck verschwinden, bezieht sich auf Boyles Gesetz. Vom Meeresboden freigesetzte Gase steigen auf und dehnen sich so stark aus, dass sie im Wesentlichen zu einer riesigen Blase werden, wenn sie die Oberfläche erreichen. Kleine Boote fallen in die „Löcher“ und werden vom Meer verschlungen.

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