Wprowadzenie:

Robert Boyle, który jest również określany jako „Ojciec współczesnej chemii”, wykonał wiele różnych prac w dziedzinie fizyki i chemii podczas swojego życia. W 1660 r. Boyle opublikował raport naukowy The Spring and Weight of theAir, w którym po raz pierwszy opisał różne eksperymenty, które przeprowadził przy użyciu nowej pompy próżniowej, którą zaprojektował.
W 1662 r. Boyle opublikował drugą wersję książki The Spring and Weight of the Air.W tej wersji, z pomocą swojego asystenta Roberta Hooke’a, opisał odwrotną zależność między ciśnieniem a objętością. Zależność ta jest obecnie znana jako Prawo Boyle’a. Prawo Boyle’a stwierdza, że ciśnienie i objętość są do siebie odwrotnie proporcjonalne. W miarę wzrostu ciśnienia objętość maleje i odwrotnie. Dokonał tych obserwacji używając rtęci w rurce J i dokonał pomiarów objętości uwięzionego gazu przy ciśnieniach zarówno wyższych, jak i niższych niż normalne ciśnienie atmosferyczne.
Boyle wyraził swoje wyniki w relacji, która jest znana jako sekwencja Boyle’a: P1V1= P2V2 przy założeniu, że temperatura pozostaje stała.
Cel:
Celem tego ćwiczenia jest wykorzystanie oryginalnych danych Boyle’a uzyskanych ze strony internetowejhttp://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta w celu sprawdzenia, że Prawo Boyle’a mówiące, że ciśnienie i objętość są odwrotnie proporcjonalne do siebie przy założeniu, że temperatura pozostaje stała jest prawdziwe.
Dane:
Rysunek 1: Dane Boyle’a

Rysunek 2: Wykres zależności ciśnienia od objętości

Rysunek 3: Wykres zależności ciśnienia od objętości

Rysunek 4: Wykres zależności ciśnienia od objętości Odwrotność objętości

Analiza:

Aby zweryfikować prawo Boyle’a, które mówi, że ciśnienie i objętość są odwrotnie proporcjonalne do siebie, zakładając, że temperatura pozostaje stała, musiałem zdobyć tabelę danych, której Boyle użył w 1662 r. do przedstawienia swoich ustaleń. Te dane zostały uzyskane ze strony internetowej http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giuntaand informacje zostały umieszczone w tabeli danych excel i wykres zostałconstructed.

Rysunek 2 jest wykresem ciśnienia w stosunku do objętości z oryginalnego eksperymentu Boyle’a. Dane do stworzenia tego wykresu zostały wzięte z rysunku 1. Wykres pokazuje, że wraz ze zmniejszaniem się objętości wzrasta ciśnienie. Wartość R2 równa 0,9978 pokazuje, że linia trendu pasuje do regresji bardzo blisko ideału. Linia trendu pasuje do regresji, co pokazuje, że wniosek Boyle’a, że ciśnienie i objętość są do siebie odwrotnie proporcjonalne, jest dokładny. Rysunek 3 to wykres ciśnienia w stosunku do odwrotności objętości. Jeśli prawo Boyle’a jest dokładne przy sporządzaniu wykresu ciśnienia i odwrotności objętości, wykres będzie miał liniową zależność, zakładając, że dwie zmienne są odwrotnie proporcjonalne. Wartość R2 równa 1 i linia liniowa pokazują, że Prawo Boyle’a jest prawdziwe i że ciśnienie i objętość są odwrotnie powiązane. Ogólnie rzecz biorąc, analiza oryginalnych danych Boyle’a przedstawionych w formie wykresu wyraźnie pokazuje, że jego wniosek, iż ciśnienie i objętość są odwrotnie proporcjonalne, przy założeniu, że temperatura jest stała, jest dokładny. Zarówno rysunek 2, jak i 3 pokazują ten fakt. Na rysunku 2 widać, że wraz ze zmniejszaniem się objętości wzrasta ciśnienie. Rysunek 3 pokazuje, że jedna zmienna w stosunku do zmiennej odwrotnej daje funkcję liniową, która jest przedstawiona na wykresie. Wartość R2 z rysunku 2 jest bliska doskonałości, a wartość R2 dla rysunku 3 jest doskonała, co również prowadzi do wniosku, że prawo Boyle’a jest prawidłowe, a ciśnienie jest odwrotnie proporcjonalne do objętości lub odwrotnie.