de relatie tussen druk en Volume: Boyle ‘ s Law
naarmate de druk op een gas toeneemt, neemt het volume van het gas af omdat de gasdeeltjes dichter bij elkaar worden gedwongen. Omgekeerd, als de druk op een gas afneemt, neemt het gasvolume toe omdat de gasdeeltjes nu verder uit elkaar kunnen bewegen., Weerballonnen worden groter als ze door de atmosfeer stijgen naar gebieden met een lagere druk omdat het volume van het gas is toegenomen; dat wil zeggen, het atmosferische gas oefent minder druk uit op het oppervlak van de ballon, zodat het inwendige gas uitzet totdat de interne en externe druk gelijk zijn.De Ierse chemicus Robert Boyle (1627-1691) voerde enkele van de vroegste experimenten uit die de kwantitatieve relatie tussen de druk en het volume van een gas bepaalden. Boyle gebruikte een J-vormige buis gedeeltelijk gevuld met kwik, zoals weergegeven in Figuur \(\Paginindex{1}\)., In deze experimenten wordt een kleine hoeveelheid gas of lucht gevangen boven de kwikkolom, en het volume ervan wordt gemeten bij atmosferische druk en constante temperatuur. Meer kwik wordt vervolgens in de open arm gegoten om de druk op het gasmonster te verhogen. De druk op het gas is Atmosferische druk plus het verschil in de hoogte van de kwikkolommen, en het resulterende volume wordt gemeten. Dit proces wordt herhaald totdat er geen ruimte meer is in de open arm of het volume van het gas te klein is om nauwkeurig te kunnen worden gemeten., Gegevens zoals die van een van Boyle ‘ s eigen experimenten kunnen op verschillende manieren worden uitgezet (figuur \(\Paginindex{2}\)). Een eenvoudige plot van \(V\) versus \(P\) geeft een kromme die een hyperbool wordt genoemd en onthult een omgekeerde relatie tussen druk en volume: als de druk wordt verdubbeld, neemt het volume met een factor twee af. Deze relatie tussen de twee grootheden wordt als volgt beschreven:
\
het delen van beide zijden door \(P\) geeft een vergelijking die de inverse relatie tussen \(P\) en \(V\) illustreert:
\
of
\
waar het ∝ symbool wordt gelezen ” evenredig is aan.”Een grafiek van V versus 1 / P is dus een rechte lijn waarvan de helling gelijk is aan de constante in vergelijking 6.2.1 en vergelijking 6.2.3. Het delen van beide zijden van vergelijking 6.2.1 door V in plaats van P geeft een vergelijkbare relatie tussen P en 1/V., De numerieke waarde van de constante hangt af van de hoeveelheid gas die in het experiment wordt gebruikt en van de temperatuur waarbij de experimenten worden uitgevoerd. Deze relatie tussen druk en volume staat bekend als de wet van Boyle, naar zijn ontdekker, en kan als volgt worden gesteld: bij constante temperatuur is het volume van een vaste hoeveelheid van een gas omgekeerd evenredig met zijn druk.