يعتمد قانون الغاز المثالي على العلاقة بين الضغط p والحجم v ودرجة الحرارة T. نص قانون الغاز المثالي: [8] رسم بياني بين الضغط ودرجة الحرارة لثلاث أنوع من الغازات. حيث n هي عدد مولات الغاز بينما R هي ثابت الغاز ويساوي 1- R = 8. 3144598(48) J⋅mol −1 ⋅K. يمكننا قانون الغاز المثالي من قياس درجة حرارة الغاز بالمقياس المطلق باستخدام مقياس حرارة الغاز. يمكن تعريف درجة الحرارة أنها الضغط بالبساكل لواحد مول من الغاز في وعاء حجمه 1 متر مكعب مقسوما على ثابت الغاز. ما هو نص قانون بويل - إسألنا. تفترض نظرية الحركة أن الضغط ينشأ عن القوة الناتجة عن حركة الذرات واصطدامها بجدران الوعاء وعليه قام بولتزمان باستنتاج أن كل الطاقة تكون ناتجة عن الطاقة الحركية. [9] ومن هذا فإن دالة توزيع الاحتمال ،متوسط طاقة الحركة ، للغاز المثالي: [6] [10] حيث K هو ثابت بولتزمان وهو خارج قسمة ثابت الغاز المثالي على عدد أفوجادرو، v rms هو جذر مربع السرعة المتوسطة. يوضح قانون الغاز المثالي أن الطاقة الداخلية تتناسب طريدا مع درجة الحرارة. [11] القانون الصفري في الديناميكا الحرارية [ عدل] عند حدوث اتصال بين جسمين فإن هناك انتقال للطاقة بين الجمسين في صورة حرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد إلى أن يصل كلاهما إلى حالة الإتزان الحراري حيث يتوقف انتقال الحرارة بين الجسمين وتصبح حالة الجسمين ثابتة.
ذات صلة قانون بويل بحث عن قانون بويل نص قانون بويل في الفيزياء يُعرّف قانون بويل أيضاً بقانون ماريوت، ويُوضّح القانون العلاقة ما بين الضغط وتمدّد الغاز عند درجة حرارة ثابتة، حيث أوجد العالِم الفيزيائي روبرت بويل قانون بويل الذي ينصّ على أنّ العلاقة بين الضغط لكمية معيّنة من الغاز تتناسب عكسياً مع حجمه عند درجة حرارة ثابتة. [١] يُشير قانون بويل إلى العلاقة العكسية بين حجم كتلة معيّنة من الغاز والضغط الواقع عليه، وذلك عند تثبيت درجة الحرارة، ويُمكن ملاحظة ذلك عند عملية الشهيق، حيث يزداد حجم الرئة وينخفض الضغط فيها في نفس الوقت، ونتيجةً لذلك يندفع الهواء ويملأ الرئة. [٢] [٣] الصيغة الرياضية لقانون بويل اعتماداً على نصّ قانون بويل الذي يُوضّح العلاقة بين حجم الغاز والضغط، فإنّ أي تغيّر في الحجم الذي يشغله الغاز سيُؤدّي إلى تغيّر في الضغط الذي يُمارسه الغاز وذلك عند درجة حرارة ثابتة، وبعبارة أخرى فإنّ ناتج الضغط الأولي والحجم الأولي للغاز يساوي ناتج ضغطه وحجمه النهائي بثبات درجة الحرارة، حيث عبّر بويل عن ذلك من خلال المعادلات الآتية: [٤] P 1 V 1 = P 2 V 2 P 2 V 2 =K ، P 1 V 1 =K وتُكتب صيغة القانون كالآتي: [١] k=pv حيث تعبر الرموز عن كل مما يلي: (P): الضغط.
4 لتر.
(V): الحجم. (K): ثابت الغاز. يُوضّح المثال الآتي آلية تطبيق قانون بويل لحساب الحجم: [٥] بالون حجمه 2 لتر من الغاز، مُعرّض لضغط مقداره 3 ضغط جوي، إذا انخفض الضغط إلى 0. 5 ضغط جوي مع ثبات درجة الحرارة، فكم يكون حجم البالون الجديد؟ يُمكن اتّباع الخطوات الآتية للوصول إلى الحجم الجديد: P i V i = P f V f تُمثّل P i الضغط الأولي، و V i الحجم الأولي، وتُمثّل P f الضغط النهائي، و V f الحجم النهائي. وبالتعويض في المعادلة ينتج حجم البالون الجديد وهو 12 لتر. اشتقاق قانون بويل يتم اشتقاق قانون بويل كالآتي: [٦] يعتمد ثابت التناسب على كمية الغاز ودرجة حرارة الغاز، كما ويتم التعبير عنه بوحدات معينة وثابتة. يكون ناتج الضغط والحجم لكمية ثابتة ومعينة من الغاز ثابتاً، وذلك شريطة ثبوت درجة الحرارة. قانون بويل وقانون شارل للغازات. يتناسب الضغط الذي تمارسه كمية ثابتة من الغاز (عدد المولات) عكسياً مع الحجم، وذلك مع ثبات درجة الحرارة. إذا كانت كمية ثابتة من الغاز عند درجة حرارة ثابتة تشغل الحجم V1، عند ضغط مقداره P1، وتخضع للتمدد، يصبح حينها الحجم V2، ويصبح الضغط P2. نتيجة لهذا الثبات فإن قانون بويل ينص على أن؛ ( الثابت= P 1 V 1 = P 2 V 2) أمثلة حسابية على قانون بويل وفيما يأتي أمثلة حسابية متنوعة على قانون بويل: المثال الأول: إذا علمت أن أحمد لديه بالون مملوء بالهيدروجين في درجة حرارة الغرفة، سوف ينفجر هذا البالون إذا تجاوز الضغط 0.
يعتمد الثابت 𝑘 ، في المعادلة لدينا على عوامل أخرى كثيرة، مثل نوع الغاز ودرجة الحرارة. لنلقِ نظرةً على سلسلة تغيُّرات في الحجم عند درجة حرارة ثابتة. كما تعلَّمنا، حاصل ضرب الضغط في الحجم عند كلِّ نقطة من هذه النقاط ثابت. وهذا يعني أن: 𝑃 𝑉 = 𝑃 𝑉 = 𝑃 𝑉. بتحديد هذه النقاط على تمثيل بياني للضغط مقابل الحجم، نلاحِظ أن جميعها تقع على المنحنى نفسه: 𝑃 = 𝑘 𝑉. باستخدام هذه العلاقة، يُمكننا حساب ضغط الغاز بعد تغيُّر حجمه عند درجة حرارة ثابتة. إذا كنَّا نعرف الضغط 𝑃 ، وحجم الغاز 𝑉 ، قبل التغيُّر، وكذلك حجمه بعد التغيُّر، 𝑉 ، يُمكننا حساب الضغط بعد تغيُّر الحجم، 𝑃 . إذا بدأنا بالمعادلة: 𝑃 𝑉 = 𝑃 𝑉, يُمكننا قسمة الطرفين على 𝑉 ؛ لنحصل على معادلة للضغط بعد تغيُّر الحجم: 𝑃 = 𝑃 𝑉 𝑉. لنتناول مثالًا لسؤال عن تغيُّر الضغط عند ضغط غاز عند درجة حرارة ثابتة. مثال ٢: استخدام قانون بويل لإيجاد ضغط الغاز يُوجَد غاز حجمه 2 m 3 ، عند ضغط مقداره 500 Pa. انضغط الغاز عند درجة حرارة ثابتة إلى حجم 0. 5 m 3. ما ضغط الغاز بعد انضغاطه؟ الحل ينصُّ قانون بويل على أن الضغط المُطلَق 𝑃 ، الناتِج عن كتلة مُعطاة من الغاز المثالي يتناسب عكسيًّا مع الحجم الذي يشغله 𝑉 ، إذا ظلَّت درجة الحرارة وكمية الغاز بلا تغيُّر في نظام مُغلَق.