การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อนหรือกฎของบอยล์

ในการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อน ความแปรผันของปริมาตรและความดัน ของก๊าซบางชนิด แต่ อุณหภูมิคงที่; จึงเป็นที่มาของชื่อไอโซเทอร์มอล (กรีก: iso = เท่ากัน; เทอร์โม = ความร้อน)

แยกนักวิทยาศาสตร์ Boyle และ Mariotte ทำการทดลองที่คล้ายกันและผลลัพธ์ที่ได้คือ: เมื่อความดันเพิ่มขึ้นปริมาตรของก๊าซจะลดลง

ลองนึกถึงลูกสูบของกระบอกฉีดยา หากเราใช้แรงดันภายนอกกับลูกสูบนี้ นั่นคือ ถ้าเราเพิ่มแรงดัน ปริมาตรของอากาศที่อยู่ภายในกระบอกฉีดยาจะลดลง และในทางกลับกัน

ปริมาตรและความดันเป็นสัดส่วนผกผัน: ในกล่องด้านซ้าย ความดันมีขนาดเล็กและปริมาตรที่อากาศครอบครองมีขนาดใหญ่ ทางด้านขวา เมื่อใช้แรงดันมากขึ้นกับลูกสูบของกระบอกฉีดยา ปริมาตรจะลดลง.

นี่ไม่ใช่กรณีที่แยกได้ แต่เป็นสิ่งที่เกิดซ้ำด้วยความสม่ำเสมอทั่วไปสำหรับก๊าซ ดังนั้น ข้อเท็จจริงนี้จึงถูกระบุไว้ในรูปของกฎหมาย ซึ่งสามารถอธิบายได้ดังนี้:

กฎของบอยล์ หรือ กฎของบอยล์-มาริออตต์: ภายใต้อุณหภูมิคงที่ ปริมาตรที่ถูกครอบครองโดยมวลคงที่ของก๊าซจะเป็นสัดส่วนผกผันกับความดันของมัน

ซึ่งหมายความว่าหากเราเพิ่มแรงดันของแก๊สเป็นสองเท่า ปริมาตรของแก๊สจะลดลงครึ่งหนึ่งและไปเรื่อยๆ เมื่อสองปริมาณดังกล่าวเป็นสัดส่วนผกผัน ผลคูณของพวกมันจะเป็นค่าคงที่ ดังนั้น ทางคณิตศาสตร์ ความสัมพันธ์นี้สามารถแสดงได้ดังนี้:

P.V = k

โดยที่ k = ค่าคงที่

ดังนั้น หากในสถานการณ์แรก เรามีค่าความดันของก๊าซบางชนิดเป็น P1 และปริมาตรของก๊าซนั้นเป็น V1 เราต้อง:

พี1. วี1 = k

หากเราเพิ่มแรงกดดันนี้เป็น P2 ปริมาตรของมันก็จะเปลี่ยนเป็น V2 และเราจะต้อง:

พี2 . วี2 = k

ดังนั้นเราจึงได้ข้อสรุป:

พี1. วี1 =ป2. วี2

ค่าคงที่นี้สามารถเห็นได้จากตัวอย่างที่แสดงในตารางด้านล่าง ของความดันและปริมาตรของก๊าซที่มีมวลคงที่:

โดยกราฟค่าเหล่านี้ เราจะเห็นการก่อตัวของเส้นโค้ง

การแสดงกราฟิกของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อนคงที่จะเป็นไฮเปอร์โบลาเสมอ โดยไม่คำนึงถึงค่าของความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิที่ทำการทดลอง ไฮเพอร์โบลานี้เรียกว่า ไอโซเทอร์ม; ดังที่เห็นได้ในกราฟด้านล่าง อุณหภูมิที่ต่างกันทำให้เกิดไอโซเทอร์มที่ต่างกัน

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isotermica-ou-lei-boyle.htm