قانون بویل چیست؟
قانون بویل (Boyle's Law) یکی از قوانین اصلی گازهاست که رابطه معکوس بین فشار و حجم یک گاز ایدهآل را بیان میکند. طبق این قانون، اگر دما و مقدار گاز ثابت بماند، با کاهش حجم، فشار افزایش مییابد و بالعکس. این پدیده به دلیل افزایش نرخ برخورد مولکولهای گاز به دیواره ظرف در فضای کوچکتر رخ میدهد.
فرمول محاسبه
رابطه ریاضی قانون بویل به صورت P1V1 = P2V2 است. برای پیدا کردن فشار نهایی (P2) از فرمول زیر استفاده میکنیم:
- P1فشار اولیه
- V1حجم اولیه
- V2حجم نهایی
مثالهای واقعی
۱. سرنگ پزشکی
وقتی پیستون سرنگ را فشار میدهید و دهانه آن بسته است، حجم گاز داخل سرنگ کم میشود (V2 < V1) و در نتیجه فشار داخل سرنگ به شدت بالا میرود (P2 > P1).
۲. تنفس انسان
هنگام دم، دیافراگم پایین میرود و حجم قفسه سینه افزایش مییابد. طبق قانون بویل، فشار داخل ریهها کاهش مییابد و هوا به داخل کشیده میشود.
۳. حبابهای غواصی
حباب هوایی که غواص در عمق دریا آزاد میکند، هنگام بالا آمدن به سطح آب به دلیل کاهش فشار آب، حجمش افزایش مییابد (انبساط گاز).
اشتباهات رایج
- عدم هماهنگی واحدها: مهمترین خطا این است که V1 را به لیتر و V2 را به میلیلیتر وارد کنید. هر دو باید یک واحد داشته باشند.
- فراموش کردن شرط دما: قانون بویل فقط در دمای ثابت صادق است. اگر گاز حین فشرده شدن داغ شود، محاسبات خطا خواهد داشت.
- اشتباه در رابطه معکوس: برخی تصور میکنند با نصف شدن حجم، فشار هم نصف میشود! در حالی که فشار دو برابر میشود.