Boyl qonuni fizikaning asosiy printsipi bo'lib, u doimiy haroratda gazning bosimi va hajmi o'rtasidagi bog'liqlikni tavsiflaydi. Bu gazlar turli sharoitlarda qanday harakat qilishini tushunishga yordam beradigan gaz qonunlaridan biridir.
Boyl qonuni shuni ko'rsatadiki, ma'lum miqdordagi gazning bosimi harorat doimiy bo'lganda uning hajmiga teskari proportsionaldir. Matematik nuqtai nazardan, bu munosabatni quyidagicha ifodalash mumkin:
\( P \propto \frac{1}{V} \)Yoki, ekvivalent:
\( P \cdot V = k \)qayerda:
Qonun birinchi marta 17-asrda ingliz-irlandiyalik kimyogari va fizigi Robert Boyl tomonidan ishlab chiqilgan. Boyl bir uchi muhrlangan J shaklidagi naycha yordamida tajriba o'tkazdi. U simobni ochiq uchidan trubkaga quydi, u qisqa, muhrlangan qo'lda belgilangan miqdordagi havoni ushlab oldi. Ko'proq simob qo'shib, gazga bosimni oshirib, Boyl gaz hajmining kamayishini kuzatdi. Bu tajribalar orqali Boyl harorat o‘zgarmas bo‘lishi sharti bilan gazning bosimi uning hajmiga teskari proportsional ekanligini aniqladi.
Boyl qonuni kundalik hayotda va turli ilmiy sohalarda ko'plab amaliy qo'llanmalarga ega. Mana bir nechta misollar:
Boyl qonunini ko'rsatish uchun oddiy tajriba shprits va marshmallowni o'z ichiga oladi. Shprits ichiga zefirni qo'yish va shpritsning ko'krak qafasini muhrlash pistonni harakatlantirish orqali shprits ichidagi hajmni o'zgartirish imkonini beradi. Ovoz pasayganda, ichidagi bosim kuchayadi, bu esa marshmallowni siqadi. Ovoz oshganda, bosim pasayadi va marshmallow kengayadi. Ushbu vizual namoyish Boyl qonunida tasvirlangan bosim va hajm o'rtasidagi teskari munosabatni ko'rsatadi.
Boyl qonunini matematik jihatdan oʻrganish uchun gazning \ \(1 \, \textrm{atm}\) bosim ostida \(2 \, \textrm{L}\) hajmni egallashiga misol keltiring. Agar harorat doimiy bo‘lganda hajm \(1 \, \textrm{L}\) ga kamaytirilsa, Boyl qonuni yordamida yangi bosimni hisoblashimiz mumkin. \( P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2 \) tenglamasidan foydalanib, bu erda \(P_1\) va \(V_1\) - boshlang'ich bosim va hajm, \(P_2\) va \(V_2\) - mos ravishda yakuniy bosim va hajmni topamiz:
\( P_2 = \frac{P_1 \cdot V_1}{V_2} \)Berilgan qiymatlarni almashtirish:
\( P_2 = \frac{1 \, \textrm{atm} \cdot 2 \, \textrm{L}}{1 \, \textrm{L}} = 2 \, \textrm{atm} \)Bu natija shuni ko'rsatadiki, gaz hajmini ikki baravar kamaytirish (haroratni doimiy ushlab turish bilan birga) uning bosimini ikki baravar oshiradi.
Boyl qonunini grafik tarzda ham tasvirlash mumkin. Grafik chizilganda, gazning doimiy haroratdagi bosimi va hajmi o'rtasidagi bog'liqlik giperbola bo'ladi. Agar y o'qiga bosim va x o'qi bo'yicha hajm chizilsa, egri chiziq pastga tushadi, bu esa hajmning oshishi bilan bosimning pasayishini va aksincha.
Xuddi shunday, agar y o'qi bo'yicha hajmni x o'qidagi bosimning teskarisiga qarshi chizsa, natijada hajm va bosimning teskari nisbati o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri proportsionallikni ko'rsatadigan to'g'ri chiziq hosil bo'ladi.
Boyl qonuni gazlarning xatti-harakatlarini tushunishning asosiy printsipi bo'lsa-da, u ma'lum taxminlarga ega:
Haqiqiy dunyo ilovalarida gazlar har doim ham ideal tarzda harakat qilmasligi mumkin, ayniqsa ekstremal bosim va harorat sharoitida. Shunga qaramay, Boyl qonuni ko'plab amaliy vaziyatlarda gazlarning xatti-harakatlari uchun qimmatli taxminlarni taqdim etadi.
Boyl qonuni gaz qonunlarining asosiy toshi boʻlib, doimiy harorat sharoitida gaz bosimi va hajmi oʻrtasidagi bogʻliqlikni aniq tasvirlab beradi. Turli ilmiy va real hayotda gazlarning harakatini tushunish va bashorat qilish uchun ajralmas hisoblanadi. Matematik tenglamalar, grafik tasvirlar va oddiy tajribalar orqali biz Boyl qonunining jismoniy dunyodagi ahamiyatini o'rganishimiz va baholashimiz mumkin.
