Basınç Ve Hacim
Biz görmesek de, gazlar basınç uygular. Bunun bilinen örnekleri arasında balonlar ve bisiklet lastikleri sayılabilir. Şişirilmiş bir balonu sıkarsak, yani hacmini azaltırsak, baskıya direnen görünmez havanın basıncını hissedebiliriz. Hissedemediğimiz ama kanıtını kolayca gösterebildiğimiz bu duruma diğer örnek de, barometrenin ölçtüğü atmosferik basınçtır. Deniz seviyesinde atmosfer yaklaşık 101,325 pascallık (metre başına düşen newton) bir ortalama basınçla baskı uygular.
Sıvıların da basıncı vardır ama sıvılar gazlara kıyasla çok daha az sıkıştırılabilir niteliktedir. Tıpkı dalgıç ve denizaltıların üstündeki su basıncı gibi, Brown hareketi de bunu gözler önüne serer. Suyun altına indirilen bir cisme uygulanan basınç, yüzey altına doğru her metreyle birlikte yaklaşık 10,000 Pa oranında, hızla artar. 10 metrelik derinlikte basınç, yüzeye kıyasla iki katına çıkarak 2 atmosfere ulaşır. 1400 metre derinlikte ise basınç 140 atmosfere, yani 1.4X108 Pa’ya erişir, diğer bir deyişle inç başına yaklaşık bir ton.
Basınç İle Gaz
Basınç ile gazın hacmi arasındaki ilişkiyi ilk kez araştıran 17. yüzyıl bilimcisi Robert Boyle, havanın alt katmanlarını bir dizi süngerle, yani esnek yapılarla karşılaştırdı. Bunlar havanın daha üst katmanlarının ağırlığıyla sıkıştırılıyordu.
Boyle bulgularını 1660’ta The Spring of Air (Havanın esnekliği) adlı kitabında derledi ve bu kitapla birlikte elastik sözcüğü, şimdiki anlamını kazandı. İki yıl sonra, asistanı Robert Hooke’un tasarladığı hava pompasıyla yaptığı deneylerin ardından Boyle, kitabın gözden geçirilmiş baskısını yayımladı. Bu baskıda okullardaki fizik derslerinden öğretilen ve Boyle’un bilime bilinen en büyük katkısı olan yasada yer alıyordu.
Boyle yasasına göre sabit miktardaki bir gazın hacim ve basıncı, sabit sıcaklık altında ters orantılıydı. Bir balonun hacmi sıkıştırılarak yarıya indirildiğinde, hava basıncı hemen hemen iki katına çıkar. (Ancak, balonun hacmi içindeki havanın bir kısmının dışarı salınmasıyla yarıya indirilirse, o zaman elbette basınç düşer.)
Düşük Basınçlı Gazlar
Gerçek gazlar söz konusu olduğunda, yalnız çok düşük basınçlarda Boyle yasası aynen geçerlidir. Böyle bir basınç altında molekül konsantrasyonu öyle düşüktür ki, moleküller gaz hacmine kıyasla imha edilebilir bir hacim işgal ederler. Daha yüksek basınçta ise -tıpkı kalabalık bir partide, küçük bir odadaki insanlar gibi- moleküller normal davranışlarından sapmak zorunda kalırlar.
Bilimde önemli bir kavram olan ideal gaz, Boyle’un yasasına tamı tamına uyan ve buna ek olarak, doldurduğu hacimden bağımsız bir iç enerjisi olan gaz biçiminde tanımlanır. Gaz moleküllerinin kinetik teorisine göre bu tanımın anlamı, bir ideal gazın göz ardı edilebilir ölçüde moleküller arası çekime sahip olduğudur.
