Boyle, Charles, basınç kanunları genel gaz eşitliği, kısmi basınçlar ve karakteristik gaz eşitlikleri incelenecektir.
Gazlar sıkıştırılabilen akışkanlar olarak tanımlanırlar. Yeryüzünü saran hava bir gaz karışımıdır. %78 Azot, % 21 Oksijen ve diğer gazlardan oluşmaktadır. Ayrıca endüstride oksijen, hidrojen, azot, karbondioksit, vb gazlar çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.
Gazlar moleküllerden oluşmuştur. Moleküllerin ise, artan sıcaklığa bağlı olarak kinetik enerjileri dolayası ile hızları artmaktadır. Gaz akışkanları etkileyen diğer etmenler ise basınç ve hacimdir. Basınç, gaz moleküllerinin kap çeperlerine yapmış oldukları vuruş etkileridir. Moleküller bulundukları kapların çeperlerine dik etki yaparlar.
Boyle Kanunu
Sabit kütleli, sabit sıcaklıkta bir gaz maddenin hacmi ile basıncı ters orantılıdır. Yani basıncı arttıkça hacmi azalır, hacmi arttıkça da basıncı azalmaktadır.
Diyagramda Sabit kütleli, sabit sıcaklıkta bir gaz maddenin hacmi ile basıncı ters orantılı olduğunun P-V diyagramında gösterilmesi.
P1 / P2 = V2 / V1
P1 * V1 = P2 * V2
Basınç ile hacminin çarpımı da sabittir.
P.V = k
Tabloda örnek olarak değişik basınç ve değişik hacimlerdeki P.V çarpımlarının sabit olduğu görülmektedir.
| V(hacim) | P(basınç) | P:V |
| 48.0 | 1.00 | 48.0 |
| 38.0 | 1.27 | 48.3 |
| 23.0 | 2.10 | 48.3 |
| 13.0 | 3.70 | 48.1 |
Tablo – Çarpımlarının sabit olduğunun gösterilmesi
P.V çarpım değerlerindeki çok küçük değerlerde değiştikleri için bu değerleri sabit kabul edebiliriz. Ama çok yüksek basınçlarda ve çok düşük sıcaklıklarda Boyle yasasından sapmalar olabilir. Aşağıdaki tablo buna bir örnektir.
| P | Azot(P:V) | Karbondioksit(P.V) | Hidrojen(P.V) |
| 1atm | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 50atm | 0.9846 | 0.7413 | 1.033 |
| 200atm | 1.0365 | 0.4087 | 1.1336 |
| 400atm | 1.2557 | 0.7178 | 1.2775 |
| 1000atm | 2.0641 | 1.5525 | 1.7107 |
Tablo – Çok büyük basınçlarda P.V sabitinin değişmesi
Gerek Boyle ve gerekse ileride anlatacağımız yasalara tamamen uyan gazlara ideal gaz bu yasaya uymadığı durumlardaki davranışlar için ise gaz gerçek gaz niteliğindedir denir.
Örnek Problem
70 cmHg basıncında 850 cm3 olan bir gaz, sıcaklık sabit tutularak hacmi 720 cm3 olacak şekilde bastırıldığında, basıncının ne kadar artacağını hesaplayınız ?
Sıcaklığın soğuk tutulabilmesi için silindir soğutulur.
P1 / P2 = V2 / V1
70 / P2 = 720 / 850
P2 = 82,6 cm
Basıncın artan miktarı= 82.6-70.0=12.6 cm civa basıncıdır.
Charles Kanunu
Bir gazın sıcaklığı değiştirilirse o gazın ya hacmi ,ya basıncı ya da her ikisi de değişebilir. Gazların sabit kütlede ve sabit basınçta sıcaklığı ile hacmi doğru orantılı olarak değişmektedir. Bir gazın çeşitli sıcaklıklarda hacimleri seri deneylerle tayin edilerek, bir grafik çizilecek olursa düzgün doğru elde edilir.
Grafik- Sabit kütle ve basınçta hacim sıcaklık ilişkisi
Elde edilen doğrunun eğimi deneyde kullanılan gazın hacmine bağlıdır. Grafik incelenirse nokta nokta gösterilen kısım ölçü yapılması mümkün olmayan sıcaklıklar sınırıdır. Sıcaklık sıfır olduğu zaman gazın hacmi sıfır değildir. Uzatılan doğru sıcaklık eksenini -273°C ‘de keser. Bu nokta erişilebilen en düşük sıcaklık olup, bu sıcaklıkta gazın molekülleri arasındaki hacmi sıfır olmaktadır. -273°C ‘de hiç bir madde gaz halinde bulunamaz.
Charles kanununda sabit kütlede ve sabit basınçta bir gazı sıcaklığı ile hacmi doğru orantılı olarak değişir.
V1 / T1 = V2 / T2
V1 * T2 = V2 * T1
Örnek Problem
Sabit kütlede ve sabit basınçta bir gaz birincide hacmi 750 cm3’te ve 80 °K’dir. Hacmi 850 cm3’e çıkarılırsa sıcaklığı ne olur?
V1 / T1 = V2 / T2
750 / 80 = 850 / T2
T2 = 90,66 °K