Boyl qanunu sabit temperaturda qazın təzyiqi və həcmi arasındakı əlaqəni təsvir edən fizikada əsas prinsipdir. Bu, qazların müxtəlif şərtlərdə necə davrandığını anlamağa kömək edən qaz qanunlarından biridir.
Boyl qanunu bildirir ki, temperatur sabit saxlandıqda müəyyən miqdarda qazın təzyiqi onun həcminə tərs mütənasibdir. Riyazi dildə bu əlaqəni belə ifadə etmək olar:
\( P \propto \frac{1}{V} \)Və ya ekvivalent olaraq:
\( P \cdot V = k \)harada:
Qanun ilk dəfə 17-ci əsrdə ingilis-irland kimyaçısı və fiziki Robert Boyl tərəfindən tərtib edilmişdir. Boyl bir ucu möhürlənmiş J formalı borudan istifadə edərək təcrübələr apardı. O, açıq ucundan boruya civə tökdü, bu da qısa, möhürlənmiş qolunda müəyyən miqdarda hava sıxdı. Daha çox civə əlavə edərək və bununla da qaza təzyiqi artıraraq, Boyl qazın həcminin azaldığını müşahidə etdi. Bu təcrübələr vasitəsilə Boyl müəyyən etdi ki, temperatur sabit qalmaq şərti ilə qazın göstərdiyi təzyiq onun həcminə tərs mütənasibdir.
Boyle qanununun gündəlik həyatda və müxtəlif elmi sahələrdə bir çox praktik tətbiqi var. Budur bəzi nümunələr:
Boyle qanununu nümayiş etdirmək üçün sadə bir təcrübə şpris və zefirdən ibarətdir. Şprisin içərisinə zefirin yerləşdirilməsi və şprisin başlığının möhürlənməsi pistonu hərəkət etdirərək şprisin içindəki həcmi dəyişməyə imkan verir. Həcmi azaldıqda içəridəki təzyiq artır, bu da zefiri sıxır. Həcm artdıqda təzyiq azalır və zefir genişlənir. Bu əyani nümayiş Boyle qanunu ilə təsvir edilən təzyiq və həcm arasında tərs əlaqəni göstərir.
Boyl qanununu riyazi olaraq araşdırmaq üçün qazın \ \(1 \, \textrm{atm}\) təzyiqi altında \(2 \, \textrm{L}\) həcmi tutduğu nümunəni nəzərdən keçirək. Temperatur sabit saxlanılarkən həcm \(1 \, \textrm{L}\) səviyyəsinə endirilirsə, Boyle qanunundan istifadə edərək yeni təzyiqi hesablaya bilərik. \( P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2 \) tənliyindən istifadə edərək, burada \(P_1\) və \(V_1\) ilkin təzyiq və həcm, \(P_2\) və \(V_2\) isə müvafiq olaraq son təzyiq və həcm tapırıq:
\( P_2 = \frac{P_1 \cdot V_1}{V_2} \)Verilmiş dəyərləri əvəz etmək:
\( P_2 = \frac{1 \, \textrm{atm} \cdot 2 \, \textrm{L}}{1 \, \textrm{L}} = 2 \, \textrm{atm} \)Bu nəticə göstərir ki, qazın həcminin iki dəfə azaldılması (temperatur sabit saxlanılmaqla) onun təzyiqini iki dəfə artırır.
Boyle qanunu qrafik olaraq da göstərilə bilər. Sabit bir temperaturda qazın təzyiqi və həcmi arasındakı əlaqə hiperboladır. Təzyiq y oxuna, həcm isə x oxuna qoyularsa, əyri aşağı düşəcək və həcm artdıqca təzyiqin azaldığını və əksinə olduğunu göstərir.
Eynilə, y oxundakı həcmi x oxundakı təzyiqin tərsinə qarşı tərtib etsəniz, nəticə həcm və təzyiqin tərsi arasında birbaşa mütənasibliyi nümayiş etdirən düz xəttdir.
Boyle qanunu qazların davranışını başa düşmək üçün əsas prinsip olsa da, müəyyən fərziyyələrlə gəlir:
Real dünya tətbiqlərində qazlar həmişə ideal şəkildə davranmaya bilər, xüsusən də həddindən artıq təzyiq və temperatur şəraitində. Buna baxmayaraq, Boyle Qanunu bir çox praktik vəziyyətlərdə qazların davranışı üçün dəyərli bir təxmini təmin edir.
Boyl qanunu sabit temperatur şəraitində qazın təzyiqi və həcmi arasındakı əlaqənin aydın təsvirini verən qaz qanunlarının təməl daşıdır. Müxtəlif elmi və real dünya tətbiqlərində qazların davranışını anlamaq və proqnozlaşdırmaq üçün ayrılmazdır. Riyazi tənliklər, qrafik təsvirlər və sadə təcrübələr vasitəsilə biz Boyl Qanununun fiziki aləmdəki əhəmiyyətini araşdırıb qiymətləndirə bilərik.
