Wet van Boyle uitgelegd met voorbeeldprobleem

De gaswet van Boyle stelt dat het volume van een gas omgekeerd evenredig is met de druk van het gas wanneer de temperatuur constant wordt gehouden. De Anglo-Ierse scheikundige Robert Boyle (1627-1691) ontdekte de wet en wordt daarom beschouwd als de eerste moderne scheikundige. Dit voorbeeldprobleem maakt gebruik van de wet van Boyle om het volume gas te bepalen wanneer de druk verandert.

Boyle's Law Voorbeeldprobleem

• Een ballon met een volume van 2,0 L wordt gevuld met een gas in 3 atmosfeer. Als de druk wordt verlaagd tot 0,5 atmosfeer zonder een verandering in temperatuur, wat zou het volume van de ballon zijn?

Oplossing

Omdat de temperatuur niet verandert, kan de wet van Boyle worden gebruikt. De gaswet van Boyle kan worden uitgedrukt als:

• P_ikV_ik = P_fV_f

waar

• P_ik = initiële druk
• V_ik = initieel volume
• P_f = einddruk
• V_f = eindvolume

Los de vergelijking voor V op om het uiteindelijke volume te vinden_f:

• V_f = P_ikV_ik/ P_f
• V_ik = 2,0 l
• P_ik = 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

Antwoord

Het volume van de ballon zal uitzetten tot 12 liter.

Meer voorbeelden van de wet van Boyle

Zolang de temperatuur en het aantal mol gas constant blijven, betekent de wet van Boyle dat het verdubbelen van de druk van een gas zijn volume halveert. Hier zijn meer voorbeelden van de wet van Boyle in actie:

• Wanneer de zuiger op een verzegelde spuit wordt ingedrukt, neemt de druk toe en neemt het volume af. Aangezien het kookpunt afhankelijk is van druk, kunt u de wet van Boyle en een spuit gebruiken om water op kamertemperatuur te laten koken.
• Diepzeevis sterft wanneer ze uit de diepte naar de oppervlakte worden gebracht. De druk neemt drastisch af als ze worden verhoogd, waardoor het volume van gassen in hun bloed en zwemblaas toeneemt. In wezen poppen de vissen.
• Hetzelfde principe is van toepassing op duikers wanneer ze 'de bochten' krijgen. Als een duiker te snel naar het oppervlak terugkeert, zetten opgeloste gassen in het bloed uit en vormen bellen, die kunnen vast komen te zitten in haarvaten en organen.
• Als je onder water bellen blaast, zetten ze uit naarmate ze naar de oppervlakte stijgen. Een theorie over waarom schepen in de Bermuda-driehoek verdwijnen, heeft betrekking op de wet van Boyle. Gassen die vrijkomen uit de zeebodem stijgen en expanderen zo sterk dat ze in wezen een gigantische bubbel worden tegen de tijd dat ze de oppervlakte bereiken. Kleine boten vallen in de "gaten" en worden overspoeld door de zee.