La loi de Boyle expliquée par un exemple de problème

La loi de Boyle sur le gaz stipule que le volume d'un gaz est inversement proportionnel à la pression du gaz lorsque la température est maintenue constante. Le chimiste anglo-irlandais Robert Boyle (1627-1691) a découvert la loi et pour cela il est considéré comme le premier chimiste moderne. Cet exemple de problème utilise la loi de Boyle pour trouver le volume de gaz lorsque la pression change.

Exemple de problème de la loi de Boyle

• Un ballon d'un volume de 2,0 L est rempli d'un gaz à 3 atmosphères. Si la pression est réduite à 0,5 atmosphère sans changement de température, quel serait le volume du ballon?

Solution

Puisque la température ne change pas, la loi de Boyle peut être utilisée. La loi de Boyle sur le gaz peut être exprimée comme suit:

• P_jeV_je = P_FV_F

où

• P_je = pression initiale
• V_je = volume initial
• P_F = pression finale
• V_F = volume final

Pour trouver le volume final, résolvez l'équation de V_F:

• V_F = P_jeV_je/ P_F
• V_je = 2,0 L
• P_je = 3 atm
• P_F = 0,5 atm
• V_F = (2,0 L) (3 atm) / (0,5 atm)
• V_F = 6 L / 0,5 atm
• V_F = 12 L

Répondre

Le volume du ballon passera à 12 L.

Plus d'exemples de la loi de Boyle

Tant que la température et le nombre de moles de gaz restent constants, la loi de Boyle signifie que la pression d'un gaz double de moitié. Voici d'autres exemples de la loi de Boyle en action:

• Lorsque le piston d'une seringue scellée est poussé, la pression augmente et le volume diminue. Comme le point d'ébullition dépend de la pression, vous pouvez utiliser la loi de Boyle et une seringue pour faire bouillir l'eau à température ambiante.
• Les poissons des grands fonds meurent lorsqu'ils sont ramenés des profondeurs à la surface. La pression diminue considérablement à mesure qu'elles augmentent, augmentant le volume de gaz dans leur sang et leur vessie natatoire. Essentiellement, le poisson pop.
• Le même principe s'applique aux plongeurs lorsqu'ils obtiennent «les virages». Si un plongeur revient trop rapidement à la surface, les gaz dissous dans le sang se dilatent et forment des bulles qui peuvent se coincer dans les capillaires et les organes.
• Si vous soufflez des bulles sous l'eau, elles se dilatent à mesure qu'elles remontent à la surface. Une théorie expliquant pourquoi les navires disparaissent dans le triangle des Bermudes est liée à la loi de Boyle. Les gaz libérés du fond marin s'élèvent et se dilatent tellement qu'ils deviennent essentiellement une gigantesque bulle au moment où ils atteignent la surface. Les petits bateaux tombent dans les "trous" et sont engloutis par la mer.