Boyle yasası

Sıcaklığın sabit tutulduğu ortamda, basınç ve hacim arasındaki ilişkiyi gösteren bir animasyon.

Boyle yasası (Bazen Boyle-Mariotte yasası veya Uçucu Gazların Sıvılaştırılması olarak da bilinir), gaz yasalarından biridir. 1662'de İrlandalı doğa filozofu Robert Boyle (Lismore, County Waterford, 1627-1691) tarafından ilk defa basılmıştır. Yasa, Richard Towneley ve Henry Power tarafından Boyle'ın önüne getirilmiş ve Boyle da deneyleri yapıp sonuçları basmıştır. Robert Gunther ve bazı diğer otoritelere göre, deneyin aparatını hazırlayan Boyle'ın asistanı Robert Hooke, yasayı formülize eden insan olabilir. Hooke'un matematik konusundaki becerileri Boyle'ı aşıyordu. Hooke ayrıca, deneyler için gerekli olan vakum pompalarını da icat etmiştir. Fransız fizikçi Edme Mariotte (1620-1684), Boyle'dan bağımsız olarak formülü 1676'da bulmuştur. Bu nedenle de bu yasa, Mariotte ya da Mariotte-Boyle yasası olarak da isimlendirilebilir.

Boyle yasasına göre, sıcaklıklar sabit tutulduğu sürece, belirli ölçüde alınan bir ideal gazın hacmiyle basıncının çarpımı sabittir. Matematiksel bir anlatımla:

$\qquad \qquad PV=k$

• P paskal olarak basınç,
• V kübik metre olarak hacim,
• k gaz sabiti (8.3145 J/(mol K).

k sabitinin değeri, belirli miktarda alınmış gazların hacim ve basınç değerlerine göre yapılmıştır. Sistemde bir değişiklik yaparak - ki bu genellikle gazı içinde bulunduran kabın hacminin değiştirilmesiyle yapılır - yeni hacim ve basınç ölçülmüştür. Bu işlemlerin sonunda çıkan basınç ve hacmin çarpımı k sabitinin değeri olur. Bu noktada tamamıyla doğru olmamakla beraber, V olan hacim arttırıldığında, sıcaklığın sabit tutulduğu göze alınırsa, P olan basınç da bu arttırılmaya oranla azalır. Tam tersi de aynı şekilde geçerlidir; gazın hacmini düşürmek, basıncı arttırır.

Boyle yasası, genellikle, sadece hacim ya da basınç anlamında yapılan bir değişikliğin sonuçlarını önceden tahmin etmek için kullanılır. Belirli ölçüdeki herhangi bir gazın, sıcaklığın sabit tutulması şartıyla (bunun için soğutma ve ısıtma kullanılmalıdır), "önce" ve "sonraki" hacim-basınç ilişkisi aşağıdaki gibidir:

$\qquad P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}$

Bu denklem, genellikle herhangi bir (basınç ya da hacim) "sonra" öğesinin bulunması için kullanılır. Örnek:

$\qquad P_{2}=P_{1}V_{1}/V_{2}$

Boyle yasası, Charles yasası ve Gay-Lussac yasası, birlikte toplam gaz yasası'nı ortaya çıkarırlar. Bu yasaya bir de Avogadro yasası'nın eklenmesi, ideal gaz yasasını ortaya çıkarır.