Einführung:

Robert Boyle, der auch als „Vater der modernen Chemie“ bezeichnet wird, hat zu Lebzeiten viele verschiedene Arbeiten auf dem Gebiet der Physik und Chemie durchgeführt. Im Jahr 1660 veröffentlichte Boyle einen wissenschaftlichen Bericht mit dem Titel „The Spring and Weight of the Air“ (Die Quelle und das Gewicht der Luft), in dem er zunächst verschiedene Experimente beschrieb, die er mit einer neuen, von ihm entwickelten Vakuumpumpe durchführte.
Im Jahr 1662 veröffentlichte Boyle mit Hilfe seines Assistenten Robert Hooke seine zweite Fassung von „The Spring and Weight of the Air“ (Die Quelle und das Gewicht der Luft), in der er die umgekehrte Beziehung zwischen Druck und Volumen beschrieb. Diese Beziehung ist heute als Boyle’sches Gesetz bekannt. Das Boyle’sche Gesetz besagt, dass Druck und Volumen umgekehrt proportional zueinander sind. Wenn der Druck steigt, nimmt das Volumen ab und umgekehrt. Er machte diese Beobachtungen, indem er Quecksilber in einem J-Rohr verwendete und Messungen des Volumens des eingeschlossenen Gases bei Drücken, die sowohl höher als auch niedriger als der normale atmosphärische Druck waren, durchführte.
Boyle drückte seine Ergebnisse in einer Beziehung aus, die als Boyle’sche Sequation bekannt ist: P1V1= P2V2unter der Voraussetzung, dass die Temperatur konstant bleibt.
Zweck:
Zweck dieser Übung ist es, mit Hilfe von Boyles Originaldaten, die von der Website http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta bezogen wurden, zu überprüfen, ob das Boyle’sche Gesetz, das besagt, dass Druck und Volumen umgekehrt proportional zueinander sind, wenn die Temperatur konstant bleibt, wahr ist.
Daten:
Abbildung 1: Boyle’s Daten

Abbildung 2: Druck vs. Volumen Diagramm

Abbildung 3: Druck vs. Volumen

Analyse:

Um zu überprüfen, ob das Boyle’sche Gesetz, das besagt, dass Druck und Volumen umgekehrt proportional zueinander sind, wenn die Temperatur konstant bleibt, korrekt ist, musste ich eine Datentabelle beschaffen, die Boyle 1662 zur Darstellung seiner Ergebnisse verwendete. Diese Daten wurden von der Website http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giuntaand bezogen, die Informationen wurden in eine Excel-Datentabelle eingefügt und ein Diagramm wurde erstellt.

Abbildung 2 ist ein Druck-Volumen-Diagramm aus Boyles ursprünglichem Experiment. Die Daten zur Erstellung dieses Diagramms wurden aus Abbildung 1 entnommen. Das Diagramm zeigt, dass mit abnehmendem Volumen der Druck steigt. Der R2-Wert von 0,9978 zeigt, dass die Trendlinie nahezu perfekt mit der Regression übereinstimmt. Da die Trendlinie mit der Regression übereinstimmt, zeigt dies, dass Boyles Schlussfolgerung, dass Druck und Volumen umgekehrt proportional zueinander sind, zutreffend ist. Abbildung 3 ist ein Diagramm von Druck und Volumen in umgekehrter Reihenfolge. Wenn das Boyle’sche Gesetz bei der grafischen Darstellung von Druck und inversem Volumen zutreffend ist, weist das Diagramm eine lineare Beziehung auf, wobei davon ausgegangen wird, dass die beiden Variablen in umgekehrter Beziehung zueinander stehen. Der R2-Wert von 1 und die lineare Linie zeigen, dass das Boyle’sche Gesetz zutreffend ist und dass Druck und Volumen in umgekehrter Beziehung zueinander stehen. Insgesamt zeigt die Analyse von Boyles Originaldaten in grafischer Form deutlich, dass seine Schlussfolgerung, dass Druck und Volumen unter der Annahme einer konstanten Temperatur in umgekehrter Beziehung zueinander stehen, zutreffend ist. Sowohl Abbildung 2 als auch Abbildung 3 zeigen diese Tatsache. In Abbildung 2 nimmt der Druck zu, wenn das Volumen abnimmt. Abbildung 3 zeigt, dass eine Variable gegenüber einer inversen Variable eine lineare Funktion ergibt, die im Diagramm dargestellt ist. Der R2-Wert von Abbildung 2 ist nahezu perfekt und der R2-Wert für Abbildung 3 ist perfekt, was ebenfalls darauf schließen lässt, dass das Boyle’sche Gesetz korrekt ist und der Druck sich umgekehrt zum Volumen verhält oder umgekehrt.