A lei de Boyle é um caso especial do lei do gás ideal. Esta lei aplica-se apenas aos gases ideais mantidos em constante temperatura, permitindo apenas o volume e pressão mudar.
Fórmula da lei de Boyle
A lei de Boyle é expressa como:
PEuVEu = PfVf
Onde
PEu = pressão inicial
VEu = volume inicial
Pf = pressão final
Vf = volume final
Como a temperatura e a quantidade de gás não mudam, esses termos não aparecem na equação.
O que a lei de Boyle significa é que o volume de uma massa de gás é inversamente proporcional à sua pressão. Essa relação linear entre pressão e volume significa que dobrar o volume de uma dada massa de gás diminui sua pressão pela metade.
É importante lembrar que as unidades para as condições inicial e final são as mesmas. Não comece com libras e polegadas cúbicas para unidades de pressão e volume iniciais e espere encontrar pascal e litros sem converter primeiro as unidades.
Existem duas outras maneiras comuns de expressar a fórmula da lei de Boyle.
De acordo com esta lei, a uma temperatura constante, o produto da pressão e do volume é uma constante:
PV = c
ou
P ∝ 1 / V
Problema de exemplo da lei de Boyle
Um volume de 1 L de um gás está a uma pressão de 20 atm. Uma válvula permite que o gás flua para um recipiente de 12 L, conectando os dois recipientes. Qual é a pressão final desse gás?
Um bom lugar para começar esse problema é escrever a fórmula para Lei de Boyle e identifique quais variáveis você conhece e quais ainda precisam ser encontradas.
A fórmula é:
P1V1 = P2V2
Você sabe:
Pressão inicial P1 = 20 atm
Volume inicial V1 = 1 L
volume final V2 = 1 L + 12 L = 13 L
pressão final P2 = variável a ser encontrada
P1V1 = P2V2
Dividindo os dois lados da equação por V2 da-te:
P1V1 / V2 = P2
Preenchendo os números:
(20 atm) (1 L) / (13 L) = pressão final
pressão final = 1,54 atm (não é o número correto de algarismos significativos, só para você saber)
Se você ainda estiver confuso, poderá revisar outro trabalhou com o problema da Lei de Boyle.
Fatos interessantes sobre a lei de Boyle
- A lei de Boyle foi a primeira lei física escrita como uma equação que descrevia a dependência de duas variáveis. Antes disso, uma variável era tudo o que você conseguia.
- A lei de Boyle também é conhecida como lei de Boyle-Mariotte ou lei de Mariotte. O anglo-irlandês Boyle publicou sua lei em 1662, mas o físico francês Edme Mariotte apresentou a mesma relação independentemente em 1679.
- Embora a lei de Boyle descreva o comportamento de um gás ideal, ele pode ser aplicado a gases reais a uma temperatura normal e a baixa pressão (comum). À medida que a temperatura e a pressão aumentam, os gases começam a se desviar de qualquer variação da lei ideal dos gases.
Lei de Boyle e outras leis de gás
A lei de Boyle não é o único caso especial da lei do gás ideal. Duas outras leis comuns são A lei de Charles (pressão constante) e Lei de Gay-Lussac (volume constante).