La legge di Boyle spiegava con un problema esemplificativo

La legge del gas di Boyle afferma che il volume di un gas è inversamente proporzionale alla pressione del gas quando la temperatura viene mantenuta costante. Il chimico anglo-irlandese Robert Boyle (1627-1691) scoprì la legge e per questo è considerato il primo chimico moderno. Questo problema di esempio usa la legge di Boyle per trovare il volume di gas quando la pressione cambia.

Problema di esempio della legge di Boyle

• Un pallone con un volume di 2,0 L viene riempito con un gas a 3 atmosfere. Se la pressione viene ridotta a 0,5 atmosfere senza un cambiamento di temperatura, quale sarebbe il volume del palloncino?

Soluzione

Poiché la temperatura non cambia, è possibile utilizzare la legge di Boyle. La legge sul gas di Boyle può essere espressa come:

• P_ioV_io = P_fV_f

dove

• P_io = pressione iniziale
• V_io = volume iniziale
• P_f = pressione finale
• V_f = volume finale

Per trovare il volume finale, risolvi l'equazione per V_f:

• V_f = P_ioV_io/ P_f
• V_io = 2,0 L
• P_io = 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

Risposta

Il volume del palloncino si espanderà a 12 L.

Altri esempi della legge di Boyle

Finché la temperatura e il numero di moli di gas rimangono costanti, la legge di Boyle significa raddoppiare la pressione di un gas dimezzandone il volume. Ecco altri esempi della legge di Boyle in azione:

• Quando viene premuto lo stantuffo su una siringa sigillata, la pressione aumenta e il volume diminuisce. Poiché il punto di ebollizione dipende dalla pressione, è possibile utilizzare la legge di Boyle e una siringa per far bollire l'acqua a temperatura ambiente.
• I pesci di acque profonde muoiono quando vengono portati dalle profondità alla superficie. La pressione diminuisce drasticamente man mano che si alzano, aumentando il volume di gas nel sangue e nella vescica natatoria. In sostanza, il pesce pop.
• Lo stesso principio si applica ai sub quando ottengono "le curve". Se un sub ritorna in superficie troppo rapidamente, i gas disciolti nel sangue si espandono e formano bolle, che possono rimanere bloccate nei capillari e negli organi.
• Se soffi bolle sott'acqua, si espandono mentre salgono in superficie. Una teoria sul perché le navi scompaiono nel Triangolo delle Bermuda si riferisce alla legge di Boyle. I gas rilasciati dal fondo del mare si alzano e si espandono così tanto da diventare essenzialmente una gigantesca bolla quando raggiungono la superficie. Le piccole imbarcazioni cadono nei "buchi" e sono inghiottite dal mare.