Přejít na hlavní obsah

Změna tlaku plynu ve válci při snížení objemu pohybem pístu-posouzení vlivu mechaniky na fyzikální vlastnosti plynů

Otázka vztahu objemu a tlaku plynu je jedním z nejzajímavějších a nejaktuálnějších v oblasti fyziky. Když snížíme objem válce, změní se tlak plynu uvnitř něj. Ale jaká je přesně tato závislost?

Pro pochopení tohoto fyzikálního jevu je nutné Boyle-Mariottův zákon, který říká:"při konstantní teplotě je objem plynu nepřímo úměrný jeho tlaku." Jinými slovy, když se objem plynu zdvojnásobí, jeho tlak se také zdvojnásobí, za předpokladu, že teplota zůstává konstantní.

Lze tedy s jistotou říci, že při snížení objemu válce určité veličiny, tlak plynu v něm se změní úměrně. Tato závislost hraje důležitou roli v mnoha praktických situacích spojených například s letectvím, zdravotnickými zařízeními a průmyslem.

Změna tlaku plynu

Tlak plynu v uzavřeném objemu se mění v závislosti na objemu plynu. Podle Boyle-Mariottova zákona, který popisuje změnu tlaku plynu při konstantní teplotě, se snížením objemu válce zvyšuje tlak plynu.

Velikost změny tlaku plynu při poklesu objemu lze vyjádřit pomocí vzorce:

  • p1-počáteční tlak plynu
  • p2-změněný tlak plynu
  • V1-původní objem plynu
  • V2-změněný objem plynu

Když se tedy objem válce sníží n krát, tlak plynu se zvýší n krát. To vysvětluje, proč stlačování plynu vede k jeho zvýšenému tlaku.

Závislost na objemu válce

Tlak plynu je přímo úměrný jeho objemu při konstantní teplotě a množství látky. To je Boyle-Mariottův zákon. Pokud je objem válce snížen v určitém počtu, pak se tlak plynu v něm zvyšuje ve stejném počtu.

Matematicky si to lze představit následovně:

kde P1 a V1 - počáteční tlak a objem válce a P2 a V2 - jejich nové hodnoty.

Pokud se tedy objem válce sníží 2x, pak se tlak plynu v něm zvýší také 2x. Pokud se objem sníží třikrát, tlak se zvýší třikrát a tak dále.

Tato závislost umožňuje řídit tlak plynu změnou jeho objemu. Pokud je například nutné zvýšit tlak v plynovém potrubí, stačí snížit objem válce. Naopak ke snížení tlaku je potřeba zvýšit objem.

Matematický poměr

K určení změny tlaku plynu při snížení objemu válce lze použít matematický poměr zvaný Boyle-Mariottův zákon. Tento zákon říká, že při konstantní teplotě je tlak plynu nepřímo úměrný jeho objemu.

Matematicky je to vyjádřeno následovně:

kde P1 a v1-počáteční tlak a objem plynu,

P2 a V2-konečný tlak a objem plynu.

Z tohoto poměru vyplývá, že při snížení objemu válce (V2 je menší než v1) se zvýší tlak plynu (P2). V souladu s tím se tlak plynu změní v úměrném poměru se změnou objemu válce.