Boyle yasası

Kütle ve sıcaklık sabit tutulduğunda basınç ve hacim arasındaki ilişkiyi gösteren bir animasyon.

Boyle yasası, Boyle – Mariotte yasası veya Mariotte yasası olarak da adlandırılır "Gaz", kabın hacmi azaldıkça bir gaz basıncının nasıl artma eğiliminde olduğunu açıklayan deneysel bir gaz yasasıdır. Boyle yasasının modern bir ifadesi:

İdeal bir gazın belirli bir kütlesinin uyguladığı mutlak basınç, gazın sıcaklığı ve miktarı kapalı bir sistemde değişmeden kalırsa, hacmiyle ters orantılıdır.

Matematiksel olarak Boyle yasası şu şekilde ifade edilebilir:

$P\propto {\frac {1}{V}}$

Basınç, hacim ile ters orantılıdır

veya

$PV=k$

Hacim ile çarpılan basınç biraz sabittir $k$

burada P gazın basıncı, V gazın hacmidir ve k bir sabittir.

Denklem, basınç ve hacim carpımı belirli bir hapsedilmiş gaz kütlesi için sabit olduğunu belirtir ve bu, sıcaklık sabit olduğu sürece geçerlidir. Aynı maddeyi iki farklı koşul altında karşılaştırmak için, yasa yararlı bir şekilde şu şekilde ifade edilebilir:

$P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}.$.

Bu denklem, hacim arttıkça gazın basıncının orantılı olarak azaldığını gösterir. Benzer şekilde, hacim azaldıkça, gazın basıncı da artar. Yasa, 1662'de orijinal yasayı yayımlayan kimyager ve fizikçi Robert Boyle'den almıştır.

Tarihçe

Baskı ve hacim arasındaki bu ilişki ilk olarak 17. yüzyılda Richard Towneley ve Henry Power tarafından not edildi. Robert Boyle keşiflerini deneylerle doğruladı ve sonuçları yayınladı. Robert Gunther ve diğer yetkililere göre, deney cihazını yapan Boyle asistanı Robert Hooke idi. Boyle yasası, küçük görünmez yaylar arasında kalan parçacıkların bir sıvısı olarak gördüğü hava deneylerine dayanmaktadır. O zaman, hava hala dört elementten biri olarak görülüyordu, ancak Boyle aynı fikirde değildi. Boyle'nin ilgisi muhtemelen havayı yaşamın önemli bir unsuru olarak anlamaktı; örneğin, havasız bitkilerin büyümesi üzerine çalışmalar yayınladı. Boyle kapalı J şeklinde bir tüp kullandı ve bir taraftan cıva döküldükten sonra diğer taraftaki havayı cıva basıncı altında büzülmeye zorladı. Deneyi birkaç kez tekrarladıktan ve farklı miktarlarda cıva kullandıktan sonra kontrollü koşullar altında bir gazın basıncının işgal ettiği hacim ile ters orantılı olduğunu buldu. Fransız fizikçi Edme Mariotte (1620-1684) aynı yasayı 1679'da Boyle'den bağımsız olarak keşfetti, ancak Boyle bunu 1662'de yayınlamıştı. Ancak Mariotte, hava hacminin sıcaklıkla değiştiğini keşfetti. Dolayısıyla bu yasaya bazen Mariotte yasası veya Boyle-Mariotte yasası denir. Daha sonra, 1687'de Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica'da Newton, matematiksel olarak, aralarındaki mesafelerle ters orantılı itici kuvvetler olan kalan partiküllerin oluşan elastik bir akışkanda, yoğunluğun doğrudan basınçla orantılı olacağını gösterdi ancak bu matematiksel inceleme, gözlemlenen ilişkinin fiziksel açıklaması değildir. Statik bir teori yerine kinetik bir teoriye ihtiyaç vardır, iki yüzyıl sonra Maxwell ve Boltzmann tarafından sağlandı.

Bu yasa, iki değişken büyüklüğün bağımlılığını açıklayan bir denklem şeklinde ifade edilen ilk fiziksel yasa idi.