250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 42)

Định luật chất khí Boyle

1662

Robert Boyle (1627-1691)

“Marge, sao thế em?” Homer Simpson hỏi khi để ý thấy cơn đau của bà vợ trên máy bay. “Em đói không? Khó thở à? Đó là bọc khí hả? Nó là bọc khí phải không em?” Có lẽ Định luật Boyle sẽ khiến Homer cảm thấy hiểu biết thêm một chút. Vào năm 1662, nhà hóa học và nhà vật lí người Ireland Robert Boyle đã nghiên cứu mối liên hệ giữa áp suất P và thể tích V của một chất khí trong một bình chứa giữ một nhiệt độ không đổi. Boyle quan sát thấy tích của áp suất và thể tích gần như không đổi: P × V= C.

Một ống bơm xe đạp bơm tay đem lại một ví dụ thô về Định luật Boyle. Khi bạn đè piston xuống, bạn làm giảm thể tích bên trong ống bơm, làm tăng áp suất và ép không khí đi vào ruột xe. Một quả bong bong thổi căng ở mực nước biển sẽ dãn ra khi nó bay lên cao trong khí quyển và chịu áp suất giảm. Tương tự, khi chúng ta hít vào, xương sườn nâng lên và cơ hoành co lại, làm tăng thể tích phổi và làm giảm áp suất để không khí tràn vào trong phổi. Hiểu theo nghĩa nào đó, Định luật Boyle giúp chúng ta sống với mỗi nhịp thở của mình.

Định luật Boyle chính xác nhất đối với khí lí tưởng, chất khí gồm những hạt y hệt nhau có thể tích không đáng kể, không có lực tương tác phân tử, và với các nguyên tử hoặc phân tử va chạm đàn hồi với thành bình chứa. Các khí thực tuân theo Định luật Boyle ở áp suất đủ thấp, và với các mục đích thực tế, sự gần đúng trên thường là chính xác.

Thợ lặn bình khí nén học về Định luật Boyle vì nó giúp giải thích cái xảy ra lúc trồi lên và hụp xuống tương ứng với phổi, mặt nạ, và dụng cụ điều khiển nổi (BCD). Ví dụ, khi người ta lặn xuống, áp suất tăng lên, làm cho mọi thể tích không khí co lại. Thợ lặn để ý thấy BCD của họ có vẻ xẹp xuống, và khoang phía sau tai bị ép. Để cân bằng khoang tai, không khí phải tràn qua ống Eustachian của thợ lặn để bù cho sự giảm thể tích không khí.

Nhận thấy các kết quả của ông có thể giải thích được nếu như toàn bộ các chất khí đều được làm bằng những hạt nhỏ tí hon, Boyle đã cố gắng thiết lập một lí thuyết tiểu thể vạn vật của hóa học. Trong tác phẩm Nhà hóa học Đa nghi của ông vào năm 1661, Boyle đã vạch trần lí thuyết Aristotle về bốn nguyên tố (đất, không khí, lửa, và nước) và phát triển khái niệm các hạt sơ cấp liên kết thành các tiểu thể.

Thợ lặn khí nén

Thợ lặn khí nén phải biết về Định luật Boyle. Nếu thợ lặn duy trì nhịp thở của họ trong lúc đi lên sau khi thở không khí nén, thì không khí trong phổi của họ sẽ dãn ra vì áp suất nước xung quanh giảm, điều này có khả năng làm tổn thương phổi.

XEM THÊM. Định luật Chất khí Charles (1787), Định luật Chất khí Henry (1803), Định luật Chất khí Avogadro (1811), Thuyết Động học Phân tử (1859).

250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí | Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>