玻意耳定律

注意到气体压强随体积变化而变化的事实，并首先进行定量研究的是英国科学家玻意耳(1627—1691)。

1662 年，玻意耳用水银把空气封闭在很长的 J 形玻璃管的短臂内进行实验。设法调节封在短臂内的空气，使管子竖直放置时，J 形管两臂内的水银面在同一高度上[图 2—18(a)]。这时，封闭在管内的空气压强等于当时的大气压强。由于玻璃管内径均匀，管内空气体积便可由空气柱的长度来表示。

玻意耳采用在 J 形管长臂内注入更多水银的方法来增大短臂内空气的压强，他发现当 J 形管长臂内的水银面高于短臂内的水银面时，短臂内的空气柱长度变短了，这表明空气被压缩时，空气体积减小的同时，压强在增大。他又注意到用湿布揩拭短臂或晚间照明的烛焰靠近短臂时，短臂内空气柱的体积都会发生变化。这就提醒了玻意耳，在整个实验过程中，空气柱的温度必须保持不变，只有这样，才能找出只由于压强变化所引起的空气体积变化的规律。

因此，玻意耳设法使实验在温度保持不变的条件下进行。他发现当短臂内的空气柱体积被压缩一半时，长臂内的水银面比短臂内的水银面高出760 毫米(760 毫米水银柱产生的压强约等于大气压强)。这就是说，当短臂

内的空气的压强增大到等于大气压强的 2 倍时，空气的体积减小为原来的1/2[图 2—18(b)]。

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图 2－19 是根据玻意耳实验的原始数据描绘的压强-体积图象(p-V 图象)。图中以直角坐标系的纵轴表示 J 形管短臂内空气压强 p(其大小等于外加于这部分空气的压强)，单位用水银柱高度 cmHg①来表示；横轴表示空气体积 V，用空气柱长度的厘米数表示(因管内空气柱粗细均匀，所以可用空气柱的长度来表示空气柱的体积)，单位用 cm。由图象可以看出这是一段等轴双曲线，它表明