Бојловиот закон е основен принцип во физиката кој ја опишува врската помеѓу притисокот и волуменот на гасот на константна температура. Тоа е еден од законите за гас кој ни помага да разбереме како гасовите се однесуваат под различни услови.
Бојловиот закон вели дека притисокот на дадена количина гас е обратно пропорционален на неговиот волумен кога температурата се одржува константна. Во математичка смисла, оваа врска може да се изрази како:
\( P \propto \frac{1}{V} \)Или, еквивалентно:
\( P \cdot V = k \)каде:
Законот првпат го формулирал англо-ирскиот хемичар и физичар Роберт Бојл во 17 век. Бојл спроведувал експерименти користејќи цевка во форма на J, која била запечатена на едниот крај. Тој истури жива во цевката од отворениот крај, која зароби фиксна количина на воздух во кратката, запечатена рака. Со додавање на повеќе жива и со тоа зголемување на притисокот врз гасот, Бојл забележал дека волуменот на гасот се намалува. Преку овие експерименти, Бојл открил дека притисокот што го врши гасот е обратно пропорционален на неговиот волумен, под услов температурата да остане константна.
Бојловиот закон има многу практични примени во секојдневниот живот и во различни научни области. Еве неколку примери:
Едноставен експеримент за докажување на Бојловиот закон вклучува шприц и бел слез. Ставањето бел слез во шприцот и запечатувањето на млазницата на шприцот ви овозможува да ја промените јачината на звукот во шприцот со поместување на клипот. Кога волуменот се намалува, притисокот внатре се зголемува, што го компресира бел слез. Кога волуменот се зголемува, притисокот паѓа, а бел слез се шири. Оваа визуелна демонстрација ја илустрира инверзната врска помеѓу притисокот и волуменот како што е опишано со Бојловиот закон.
За математички да го истражите Бојловиот закон, разгледајте пример каде што гасот зафаќа волумен од \(2 \, \textrm{Л}\) под притисок од \(1 \, \textrm{банкомат}\) . Ако јачината на звукот се намали на \(1 \, \textrm{Л}\) додека температурата се одржува константна, можеме да го пресметаме новиот притисок користејќи го Бојловиот закон. Користејќи ја равенката \( P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2 \) , каде \(P_1\) и \(V_1\) се почетниот притисок и волумен, а \(P_2\) и \(V_2\) се конечниот притисок и волумен, соодветно, наоѓаме:
\( P_2 = \frac{P_1 \cdot V_1}{V_2} \)Замена на дадените вредности:
\( P_2 = \frac{1 \, \textrm{банкомат} \cdot 2 \, \textrm{Л}}{1 \, \textrm{Л}} = 2 \, \textrm{банкомат} \)Овој резултат покажува дека преполовувањето на волуменот на гасот (додека температурата се одржува константна) го удвојува неговиот притисок.
Бојловиот закон може да се визуелизира и графички. Кога се црта, односот помеѓу притисокот и волуменот на гасот на константна температура е хипербола. Ако притисокот е нацртан на y-оската и волуменот на оската x, кривата ќе се спушти, илустрирајќи дека како што волуменот се зголемува, притисокот се намалува и обратно.
Слично на тоа, ако некој го нацрта волуменот на y-оската наспроти инверзниот притисок на x-оската, резултатот е права линија, што ја покажува директната пропорционалност помеѓу волуменот и инверзниот притисок.
Додека Бојловиот закон е основен принцип за разбирање на однесувањето на гасовите, тој доаѓа со одредени претпоставки:
Во реални апликации, гасовите може да не се однесуваат секогаш идеално, особено при екстремни услови на притисок и температура. Како и да е, Бојловиот закон дава вредна апроксимација за однесувањето на гасовите во многу практични ситуации.
Бојловиот закон е камен-темелник на законите за гас, обезбедувајќи јасен опис на односот помеѓу притисокот и волуменот на гасот при постојани температурни услови. Тоа е составен дел за разбирање и предвидување на однесувањето на гасовите во различни научни и реални апликации. Преку математички равенки, графички претстави и едноставни експерименти, можеме да го истражиме и цениме значењето на Бојловиот закон во физичкиот свет.
