彼らは等温過程とボイルの法則について学びます。これは、注意を払い、理解する必要がある重要なポイントの 1 つです。次の記事では、レッスンの内容に関連して、最も必要な知識をまとめます。

状態と状態遷移

ガスの状態を決定するために、次の 3 つのパラメータが使用されます。

  • V: ボリューム

  • p: 圧力

  • T: 絶対温度

ある量のガスは、状態変換プロセスを通じて、ある状態から別の状態に変換できます。

ほとんどの変換プロセスでは、3 つのパラメーター V、p、T が変化します。ただし、2 つのパラメータのみが変更され、残りのパラメータは同じままである場合もあります。これらをアイソプロセスと呼びます。より具体的に:

  • 等圧プロセス: 定圧

  • 等容過程:体積は変化しない

  • 等温プロセス: 一定温度

等温プロセスとは何ですか?

等温プロセス。

温度が一定に保たれた状態が変化する過程を等温過程といいます。

ボイルの法則、メアリーの法則

実験

  • 調査する量のガスはタンク A に含まれており、ガスの下には水があります。2 つのタンク A と B の水が接続されています。圧力計 M はガスの圧力 p を測定するために使用され、定規 T はガスの体積 V を決定するために使用されます。 

  • ポンプ P をタンク B に接続して、タンク B のガス圧を変更すると同時に、タンク A のガス圧を変更します。

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ボイルの法則を試してみてください。
ボイルの法則を試してみてください。

実験を行う:量の温度が変化しないように速度を落とします。

  • 最初に、フラスコ B を大気に開放します。圧力とガス体積の結果を、それぞれ p1=1 atm、V1 = 20.S cm3 として記録します。

  • B を P の吸引ノズルに接続し、B 内の圧力を下げるように軽く吸引し、タンク A 内の圧力を下げます.圧力とガス容積の結果を、それぞれ p2 = 0.6 atm., V2 = 30.S cm3 として記録します.

  • ポンプ P のプッシュ ノズルに B を接続し、タンク A とタンク B のガスの圧力を少し上げて、圧力とガスの体積の結果をそれぞれ p3=1.9 atm、V3=10 として記録します.S cm3

実験的結論: 5% の相対誤差で、次の式を近似できます。 

p1.V1 = p2.V2 = p3.V3

法律声明 

ボイルの法則: 「一定温度では、一定量の気体の圧力 p と体積 V の積は一定である」

等温式 

一定量のガスの等温プロセス中、体積はガス圧に反比例します。

  • pV = 定数 

  • p1.V1 = p2.V2 = p3.V3

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等温線 

等温線は、温度が時間の経過とともに一定である場合の、体積に対する圧力の変化を表します。(p, V) 座標系では、等温線は双曲線です。異なる温度に対応する同じ量のガスを考慮すると、異なる等温線があります。

下部等温線は、上部等温線よりも低い温度を表します。

等温線は双曲線です。
等温線は双曲線です。

等温過程に関する演習 

上記で学んだ理論を強化するために、以下の回答を含む等温プロセスの演習を参照できます。

練習問題 1:シリンダーに 150 cm3 の気体が入っており、圧力は 2.10^5 Pa で、ピストンはシリンダー内の気体を 100 cm3 に圧縮します. この時のシリンダー内の気体の圧力を、温度を一定として計算してください.

ソリューション ガイド: 

ボイルの法則式を適用します。

演習 2:ボールの容量は 2.5 リットルです。空気が 10^5 Pa の圧力でバルーンに送り込まれます。各ポンプは 125 cm3 の空気を送り出すことができます。45 回ポンプした後のバルーン内の空気の圧力を計算します。空気なしでポンピングする前、およびポンピング中に空気の温度が変化しないことを考慮してください。

ソリューション ガイド:

45 回の注入により、外部量のガスがバルーンに導入されました。その量と圧力はそれぞれ次のとおりです。 

V1 = 45.125 = 5625 (cm3)

P1 = 10^5 Pa

上記のすべてのガスがボールに閉じ込められると、ボールの体積と同じ体積になります。V2 = 2.5 リットル = 2500 cm3、圧力 P2

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このプロセスは、ボイルの法則式を使用して等温です。

演習 3:温度が 18°C の気体の体積は 1 m3、圧力は 1 atm です。ガスは 3.5 気圧の圧力で等温圧縮されます。圧縮空気の体積を計算します。

ソリューション ガイド:

ボイルの法則式を適用します。

レッスン 4:水素ガスを準備し、20°C の温度で 1 気圧の圧力下で大きな容器に保管します。25気圧の圧力下で20リットルの容量で小さなタンクを満たすために、大きなタンクから取り出されたガスの量を計算します。変わらない温度。

ソリューション ガイド: 

ボイルの法則式を適用します。

P1.V1 = P2.V2 V1 = P2.V2P1 = 25,201 = 500 (リットル)

演習 5:温度 0°C、圧力 150 atm で 10 リットルのシリンダーに含まれる酸素ガスの質量を計算します。標準条件下での酸素密度が 1.43 kg/m3 であると仮定すると、

エピローグ:

モンキーは、等温過程 とマヨジンのボイルの法則の内容の中心となる知識を統合しました。上記の記事が、物理学の学習と知識の向上に役立つことを願っています。

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