ボイルの法則

法則自体は次のように記述できます。

一定の温度に保たれた理想気体の一定の質量の場合、圧力と体積は反比例します。

またはボイルの法則は気体です。法則では、ガスの圧力と体積は反比例の関係にあると述べています。体積が増加すると圧力が低下し、温度が一定に保たれていると圧力が低下します。

したがって、体積が半分になると、圧力は2倍になり、体積が2倍になると、圧力は半分になります。

速度論と理想気体の関係編集

ボイルの法則によると、一定の温度では、与えられた乾燥ガスの質量はその圧力に反比例します。

ほとんどのガスは、適度な圧力と温度で理想気体のように動作します。 17世紀の技術では、非常に高い圧力や非常に低い温度を作り出すことはできませんでした。したがって、法律は公表時に逸脱する可能性はありませんでした。技術の進歩により高圧と低温が可能になったため、理想気体の挙動からの逸脱が顕著になり、圧力と体積の関係は実在気体理論を使用してのみ正確に説明できます。偏差は圧縮率として表されます。

ボイル（およびマリオット）は、実験によってのみ法則を導き出しました。この法則は、原子や分子の存在の推定と、運動や完全な弾性衝突に関する仮定に基づいて理論的に導き出すこともできます（気体の運動論を参照）。これらの仮定は、当時、実証主義の科学界で大きな抵抗に見舞われました。しかし、それらは、わずかな観察証拠がなかった純粋に理論的な構成概念と見なされていたためです。

ダニエルベルヌーイ（1737〜 1738年） ）ニュートンの運動の法則を分子レベルで適用することにより、ボイルの法則を導き出しました。ジョン・ウォーターストンが運動論の主要な教訓を構築する論文を発表した1845年頃まで、それは無視されたままでした。これはイギリス王立学会によって拒否されました。ジェームズ・プレスコット・ジュール、ルドルフ・クラウジウス、特にルートヴィッヒ・ボルツマンのその後の作品は、ガスの運動論をしっかりと確立し、ベルヌーイとウォーターストンの両方の理論に注目を集めました。

エネルギー学と原子論の支持者間の議論がボルツマンを導きました1898年に本を書き、1906年に自殺するまで批判に耐えました。1905年のアルバートアインシュタインは、運動論が流体に懸濁した粒子のブラウン運動にどのように適用されるかを示しました。これは1908年にジャンペリンによって確認されました。

EquationEdit

ボイルの法則の数式は次のとおりです。

PV = k {\ displaystyle PV = k}

ここで、Pはシステムの圧力を示し、Vはガスkは、システムの温度と体積を表す定数値です。

温度が一定である限り、システムに与えられた同じ量のエネルギーが動作中持続します。したがって、理論的には、 kの値は一定のままです。ただし、垂直に加えられる力としての圧力の導出と、衝突理論による他の粒子との衝突の確率的可能性のために、表面への力の適用は、このようなVの値に対して無限に一定ではない場合がありますが、微分する場合には制限があります。与えられた時間にわたるそのような値。ガスを最初に測定された温度に保ちながら、一定量のガスの体積Vを強制的に増加させるには、圧力Pを比例して減少させる必要があります。逆に、ガスの量を減らすと圧力が上がります。ボイルの法則は、一定量のガスの初期状態に、体積と圧力のみの変化を導入した結果を予測するために使用されます。

一定量の初期および最終の体積と圧力初期温度と最終温度が同じであるガスの量（この条件を満たすには加熱または冷却が必要です）は、次の式で関連付けられます。

P 1 V 1 = P 2 V2。{\ displaystyle P_ { 1} V_ {1} = P_ {2} V_ {2}。\、}

ここで、P1とV1はそれぞれ元の圧力と体積を表し、P2とV2は2番目の圧力と体積を表します。

ボイルの法則、チャールズの法則、およびゲイ-ルサックの法則は、複合ガス法則を形成します。アボガドロの法則と組み合わせた3つの気体の法則は、理想気体の法則によって一般化できます。