Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Закон Бойля–Мариотта устанавливает обратную пропорциональность между давлением и объёмом газа при постоянной температуре: p1·V1 = p2·V2. Этот закон описывает изотермический процесс и применяется при расчёте компрессоров, ресиверов, пневмосистем и газовых баллонов. Он остаётся базовым инструментом инженера-пневматика и теплоэнергетика.
В 1662 году ирландский физик Роберт Бойль (1627–1691) экспериментально установил, что при постоянной температуре произведение давления на объём данной массы газа остаётся постоянным. Независимо от Бойля французский физик Эдм Мариотт (1620–1684) обнаружил тот же закон в 1676 году. Мариотт дополнительно отметил, что закон справедлив только при постоянной температуре.
p·V = const при T = const и m = const. Для двух состояний одной и той же массы газа: p1·V1 = p2·V2. Закон является частным случаем уравнения состояния идеального газа pV = nRT при фиксированных n и T.
На pV-диаграмме изотермический процесс изображается гиперболой: при увеличении объёма в 2 раза давление уменьшается вдвое, и наоборот. Каждой температуре соответствует своя изотерма — чем выше T, тем дальше гипербола от начала координат.
Воздух при давлениях до 10–15 атм и температуре 15–35 °С ведёт себя близко к идеальному газу. При давлениях выше 50 атм отклонения от закона Бойля–Мариотта становятся заметными и требуют поправок.
Основная расчётная задача: определить объём газа V2 после изменения давления от p1 до p2 при T = const:
V2 = p1·V1 / p2. Пример: воздух объёмом 500 л при 1 атм сжимается до 10 атм. Конечный объём: V2 = 1·500 / 10 = 50 л.
Работа, затрачиваемая на изотермическое сжатие 1 кг идеального газа от давления p1 до p2:
Wиз = p1·V1·ln(p2/p1). Для работы адиабатного сжатия: Wад = (p1·V1 − p2·V2) / (γ − 1), где γ = cp/cv — показатель адиабаты (для воздуха γ ≈ 1,4).
Изотермическое сжатие требует минимальной работы среди всех процессов при одинаковом перепаде давлений. Поэтому в поршневых компрессорах стремятся к интенсивному охлаждению цилиндров, а в многоступенчатых — применяют промежуточные холодильники.
Закон Бойля–Мариотта p1V1 = p2V2 — фундаментальное соотношение для изотермических процессов с газами. Он позволяет рассчитать объём газа при изменении давления, определить работу сжатия в компрессоре и оценить запас воздуха в баллонах и ресиверах. Изотермическое сжатие требует минимальной энергии, поэтому в компрессорной технике стремятся к максимальному охлаждению.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.