ボイルの法則

カテゴリー：熱力学

ボイル（Robert Boyle）は1662年に一定温度の下で空気の体積と圧力を同時に測定し、温度と質量が一定の時、体積と圧力が反比例の関係にあることを発見した。

そして、その積（p×V）は常に一定であることを発見した。

注射器を例えにして考えてみる。

一定温度の下で、一定の気体が入った注射器のピストンを押すと中の気体分子が動ける空間がどんどん減っていき、それにつれて中の圧力が増加していく。

逆にピストンを引くと、中の気体分子が動ける空間が広がるため、中の圧力が減少する。

空気以外の気体でも同じことが成り立つことから、気体は常に

\begin{eqnarray} pV = 一定 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (1) \end{eqnarray}

の関係があることがわかった。

図にしてみると図1のようになる。

図1. 圧力と体積の関係

また、pVが常に一定ということは、ある時間の圧力と体積を\( p_1,\ V_1 \)、またある時の圧力と体積を\( p_2,\ V_2 \)とすると、

\begin{eqnarray} p_1 V_1 = p_2 V_2 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (2) \end{eqnarray}

が成り立つということである。