Legge di Boyle
La legge di Boyle (chiamata anche legge di Mariotte e la legge di Boyle-Mariotte) è una legge sui gas ideali.
La legge può essere dichiarata come segue:
Per una quantità fissa di un gas ideale mantenuto ad una temperatura fissa, P (pressione) e V (volume) sono inversamente proporzionali.
In altre parole, il volume di una massa costante di gas ideale a temperatura costante è inversamente proporzionale alla pressione applicata su di esso.
Nei simboli, la legge è:
P ∝ 1 V {\fscx130\fscy130\frx40}P ∝ 1 V {\fscx130\fscy130\frx40}Stile P\fscy130\frx40}Propto 
oppure
P V = k {\displaystyle PV=k} 
dove P è la pressione del gas, V è il volume del gas, e k è una costante.
Per una data massa di gas a temperatura costante, il prodotto della pressione e del volume è una costante. Al diminuire del volume, la pressione aumenta in proporzione, e viceversa. Per esempio, quando la pressione si dimezza, il volume raddoppia.
Supponiamo di avere un serbatoio che contiene un certo volume di gas ad una certa pressione. Quando si diminuisce il volume del serbatoio, lo stesso numero di particelle di gas è ora contenuto in uno spazio più piccolo. Pertanto, il numero di collisioni aumenta. Pertanto, la pressione è maggiore.
Immaginate di avere un gas ad una certa pressione (P1) e volume (V1). Se si modifica la pressione ad un nuovo valore (P2), il volume cambia ad un nuovo valore (V2). Possiamo usare la legge di Boyle per descrivere entrambe le condizioni:
P 1 V 1 = k {\fscx130\fscy130\frx40}P 1 V 1 = k {\fscx130\fscy130\frx40}P_{1}V_{1}=k 
P 2 V 2 = k {\displaystyle P_{2}V_{2}=k} 
La costante, k, è la stessa in entrambi i casi, quindi possiamo dire quanto segue:
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}}}=P_{2 
Esempio: La pressione di un gas è di 3 atm e il volume è di 5 litri. Se la pressione è ridotta a 2 atm, qual è il volume?
P 1 V 1 = P 2 V 2 {\displaystyle P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}}}=P_{2
V 2 = P 1 V 1 P 2 {\displaystyle V_{2}={\frac {P_{1}V_{1}}}{P_{2}}}} 
V 2 = 3 ∗ 5 2 2 {\a6}}{\a6}={\a6}{\a6}} V 2 = 3 ∗ 5 
V 2 = 15 2 {\an8}{2}={\an8}}frac {15}{2}}} V 2 = 15 2 {\an8}{2}}displaystyle V_{2}==frac 
V 2 = 7.5 {\a6}=7.5}=7.5 
∴ Il volume sarà di 7,5 litri.
La legge fu trovata da Robert Boyle nel 1662, e poi autonomamente da Edme Mariotte nel 1679.
Un'animazione che mostra la relazione tra pressione e volume. La quantità e la temperatura del gas sono costanti.
Domande e risposte
D: Che cos'è la legge di Boyle?
R: La legge di Boyle (chiamata anche legge di Mariotte e legge di Boyle-Mariotte) è una legge sui gas ideali che afferma che per una quantità fissa di un gas ideale mantenuto a temperatura costante, la pressione (P) e il volume (V) sono inversamente proporzionali.
D: Come possiamo esprimere matematicamente la Legge di Boyle?
R: Possiamo esprimere matematicamente la Legge di Boyle come P ∝ 1/V o PV = k, dove P è la pressione del gas, V è il volume del gas e k è una costante.
D: Chi ha scoperto questa legge?
R: La legge è stata scoperta da Robert Boyle nel 1662 e successivamente in modo indipendente da Edme Mariotte nel 1679.
D: Cosa significa quando diciamo che P e V sono inversamente proporzionali?
R: Significa che quando una aumenta, l'altra diminuisce proporzionalmente - quindi se si diminuisce il volume di un serbatoio che contiene una certa quantità di gas ad una certa pressione, a causa dell'aumento delle collisioni tra le particelle derivanti dal fatto di essere contenute in meno spazio, la pressione aumenterà.
D: Come possiamo utilizzare la Legge di Boyle per calcolare le variazioni di pressione o volume?
R: Possiamo utilizzare la Legge di Boyle per calcolare le variazioni di pressione o di volume utilizzando due equazioni - P1V1=k e P2V2=k - dove k rimane costante mentre P1/V1 o P2/V2 cambiano a seconda di ciò che si sta cercando di calcolare.
D: Possiamo applicare questa legge anche ai gas reali?
R: No, si applica solo ai gas ideali, poiché non hanno forze intermolecolari tra loro.
