化学

「ボイルの法則」についてボールの空気入れに関連させて理系ライターがわかりやすく解説

4.ボイルの法則を使った練習問題

問1

空気を補充しても、内圧が変化しない「ふわふわボール」に空気0.1Lを補充したところ、体積が1.1倍に膨張した。

同じ大きさで、空気を入れても全く体積が変化しない「カチカチボール」に空気0.1Lを補充すると、「カチカチボール」内の空気の圧力は何Paになりますか。

ただし、大気圧は1.013×10^5とし、「ふんわりボール」、「カチカチボール」とも27℃で空気を充てんしたものとし、元々入っていた空気の量はどちらのボールも同じとします。

問1 解答

まさしく、ボイルの法則PV=一定を使いましょう。

「ふんわりボール」も「カチカチボール」も温度は同じ27℃なので、PVの値は同じ。値を代入すると、

ふんわりボールのPV値=1.013^5[Pa]x1.1V(Vは空気補充前のボールの体積)

カチカチボールのPV値=P・V

よって、1.013×10^5×1.1V=PVからP=1.11×10^5[Pa]

空気を入れると膨張するか硬くなるか

ボイルの法則

圧力が高くなると、体積が小さく、体積が大きくなると圧力は小さくなる。圧力と体積は反比例するという法則。

ボールに空気を入れた時の状態と同じ。

圧力が変小さいと体積が増える(柔らかいボールのパターン)、体積が小さいとだと圧力が高くなる(硬いボールのパターン)。

1 2 3
Share: