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La loi de Boyle: problèmes de chimie travaillés

La loi de Boyle: problèmes de chimie travaillés

Si vous emprisonnez un échantillon d'air et mesurez son volume à différentes pressions (température constante), vous pouvez alors déterminer une relation entre le volume et la pression. Si vous faites cette expérience, vous constaterez que lorsque la pression d'un échantillon de gaz augmente, son volume diminue. En d'autres termes, le volume d'un échantillon de gaz à température constante est inversement proportionnel à sa pression. Le produit de la pression multiplié par le volume est une constante:

PV = k ou V = k / P ou P = k / V

où P est la pression, V est le volume, k est une constante et la température et la quantité de gaz sont maintenues constantes. Cette relation s'appelle La loi de Boyle, d'après Robert Boyle, qui l'a découvert en 1660.

Points à retenir: problèmes de chimie en droit de Boyle

  • Boyle's affirme simplement que, pour un gaz à température constante, la pression multipliée par le volume est une valeur constante. L'équation pour ceci est PV = k, où k est une constante.
  • À température constante, si vous augmentez la pression d'un gaz, son volume diminue. Si vous augmentez son volume, la pression diminue.
  • Le volume d'un gaz est inversement proportionnel à sa pression.
  • La loi de Boyle est une forme de loi sur les gaz parfaits. À des températures et pressions normales, cela fonctionne bien pour les vrais gaz. Cependant, à haute température ou pression, ce n'est pas une approximation valide.

Exemple de problème travaillé

Les sections sur les propriétés générales des gaz et les problèmes de la loi des gaz parfaits peuvent également être utiles lorsque vous essayez de résoudre les problèmes de la loi de Boyle.

Problème

Un échantillon d'hélium gazeux à 25 ° C est comprimé à partir de 200 cm3 à 0,240 cm3. Sa pression est maintenant de 3,00 cm Hg. Quelle était la pression initiale de l'hélium?

Solution

C'est toujours une bonne idée d'écrire les valeurs de toutes les variables connues, en indiquant si elles sont pour les états initial ou final. Les problèmes de la loi de Boyle sont essentiellement des cas particuliers de la loi sur les gaz parfaits:

Initial: P1 =?; V1 = 200 cm3; n1 = n; T1 = T

Finale: P2 = 3,00 cm Hg; V2 = 0,240 cm3; n2 = n; T2 = T

P1V1 = nRT (loi sur les gaz parfaits)

P2V2 = nRT

alors, P1V1 = P2V2

P1 = P2V2/ V1

P1 = 3,00 cm Hg x 0,240 cm3/ 200 cm3

P1 = 3,60 x 10-3 cm Hg

Avez-vous remarqué que les unités de pression sont en cm Hg? Vous souhaiterez peut-être convertir cette unité en une unité plus courante, telle que des millimètres de mercure, des atmosphères ou des pascals.

3,60 x 10-3 Hg x 10mm / 1 cm = 3,60 x 10-2 mm Hg

3,60 x 10-3 Hg x 1 atm / 76,0 cm Hg = 4,74 x 10-5 au m

La source

  • Levine, Ira N. (1978). Chimie physique. Université de Brooklyn: McGraw-Hill.