Калькулятор закона Бойля – давление и объем

Закон Бойля, сформулированный Робертом Бойлем в 1662 году, — один из основных газовых законов физической химии. Он утверждает, что при постоянной температуре давление фиксированного количества газа обратно пропорционально его объему. В математической форме это P₁V₁ = P₂V₂, где P₁ и V₁ — начальные давление и объем, а P₂ и V₂ — конечные давление и объем после изотермического изменения. Закон следует из кинетической теории газов. Молекулы газа создают давление, ударяясь о стенки сосуда. Если объем уменьшается, а температура — и, следовательно, средняя скорость молекул — остается постоянной, молекулы чаще сталкиваются со стенками за единицу времени, и давление возрастает. Удвоение давления требует уменьшить объем вдвое; утроение давления — уменьшить объем до одной трети. Эта идеальная обратная зависимость точно выполняется для идеальных газов и является хорошим приближением для реальных газов, когда давление не слишком велико, а температура значительно выше точки сжижения. Закон Бойля — частный случай объединенного газового закона (P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂) при постоянной температуре, а оба они являются частными случаями уравнения состояния идеального газа PV = nRT. В то время как уравнение идеального газа требует знать количество вещества в молях, закон Бойля полезен именно тем, что этого не требует: если количество газа и температура постоянны, любые два состояния газа удовлетворяют P₁V₁ = P₂V₂ независимо от вида или количества газа. Практические применения очень широки. Аквалангисты должны понимать, что баллон со сжатым воздухом при 200 atm и 10 L расширился бы до 2000 L при 1 atm, поэтому воздух нужно дышать по потребности, а не позволять ему свободно расширяться в легких. Шприцы, велосипедные насосы, поршневые двигатели и механика дыхания демонстрируют закон Бойля в повседневной жизни. В аналитической химии газовая хроматография и вакуумные системы опираются на точные соотношения давления и объема для расчетов потока. Этот калькулятор позволяет найти любую из четырех переменных — P₁, V₁, P₂ или V₂ — по трем другим. Давление и объем можно вводить в любых согласованных единицах; результат будет в тех же единицах, что и заданные величины. Необязательное поле температуры носит только справочный характер и не влияет на расчет по закону Бойля, который предполагает постоянную температуру на протяжении всего процесса.