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Loi de Boyle

1650
  • Robert Boyle
  • Edme Mariotte
Laboratory setup demonstrating Boyle's Law with a syringe and pressure gauge.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La loi de Boyle stipule que pour une quantité fixe de gaz parfait maintenue à une température fixe, pression La pression (P) et le volume (V) sont inversement proportionnels. Leur produit est donc constant (k). Mathématiquement, cela s'exprime par P ∝ 1/V ou PV = k.

La loi de Boyle, publiée par Robert Boyle en 1662, décrit la relation entre la pression et le volume d'un gaz à température et quantité constantes. Boyle a mené des expériences à l'aide d'un tube de verre en forme de J, emprisonnant une quantité fixe d'air et faisant varier la pression par l'ajout de mercure. Il a observé qu'à mesure qu'il augmentait la pression du gaz, son volume diminuait proportionnellement. Cette relation inverse s'exprime mathématiquement par P ∝ 1/V, ou plus couramment P₁V₁ = P₂V₂ pour une masse donnée de gaz subissant une transformation isotherme (à température constante).

Le physicien français Edme Mariotte découvrit indépendamment cette même loi vers 1679, raison pour laquelle elle est souvent appelée loi de Mariotte dans les pays francophones. La loi de Boyle constitua une étape cruciale dans le développement de la théorie atomique de la matière et de la théorie cinétique des gaz. Elle fournit la première relation quantitative décrivant le comportement des gaz, suggérant que les gaz sont composés de minuscules particules séparées par de grands espaces vides. La compression du gaz réduit ces espaces vides, augmentant ainsi la fréquence des collisions des particules avec les parois du récipient, ce qui se traduit par une augmentation de la pression. C'est l'une des lois empiriques fondamentales qui furent ensuite combinées pour former la théorie cinétique des gaz. loi des gaz parfaits.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Thermodynamique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Invention du vide pompe par Otto von Guericke
  • Développement du baromètre par Evangelista Torricelli
  • Premiers concepts de la pression atmosphérique

Applications

  • seringues et systèmes hydrauliques
  • mécanique respiratoire (action du diaphragme)
  • plongée sous-marine (effets de la pression sur les bouteilles d'air)
  • gonflage des pneus
  • fonctionnement des moteurs à pistons

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • microfluidique ‘lab-on-a-chip’ devices using precisely controlled gas pressure for sample manipulation
  • actionneurs robotiques souples alimentés par des cycles de compression et de décompression pneumatiques
  • ballons météorologiques à haute altitude avec contrôle adaptatif du volume pour maintenir une altitude constante
  • acoustique cancellation headphones that use small, rapid pressure changes to neutralize sound waves
  • outils de diagnostic médical non invasifs qui mesurent la fonction pulmonaire en analysant les petites variations de pression et de volume pendant la respiration
  • systèmes de récupération d'énergie qui génèrent de l'électricité à partir des fluctuations de la pression ambiante dans les environnements sous-marins
  • chambres de germination de graines hyperbares pour améliorer les rendements des cultures en contrôlant la pression atmosphérique
  • amortisseurs avancés pour véhicules qui utilisent la compression du gaz pour amortir les vibrations
  • systèmes pneumatiques de livraison de courrier et de colis pour la logistique intra-urbaine
  • technologie de branchies artificielles pour la respiration sous-marine qui extrait les gaz dissous de l'eau en utilisant des cycles de pression
En lien avec : loi de Boyle, pression, volume, processus isotherme loi sur les gaz, proportion inverse, température constante, Robert Boyle, Edme Mariotte, gaz parfait.

Contexte historique

Loi de Boyle

1650
1650
1672
1687
1687
1738
1750
1600
1650
1650
1678
1687
1687
1738
1750

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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