กฎของบอยล์ (Boyle’s law)

รอเบริ์ต บอยล์ (Robert Boyle 1627–1691) ศึกษาผลของการเปลี่ยนแปลงปริมาตรต่อความดันของแก๊ส พบว่า

เช่น

เมื่อปริมาตรของแก๊สลดลง 2 เท่า ความดันของแก๊สจะเพิ่มขึ้นด้วยสัดส่วน 2 เท่าเช่นกัน 

ดังนั้น เมื่อทดลองเปลี่ยนแปลงความดัน (P) และวัดปริมาตรของแก๊สที่ได้ (V) ในการทดลองแต่ละครั้ง จะพบว่า

ตัวอย่าง

ลูกโป่งบรรจุแก๊สฮีเลียมที่ความดัน 1.05 atm ปริมาตร 8 ลิตร เมื่อลูกโป่งลอยขึ้นไปพบว่าความดันในลูกโป่งลดลงเหลือ 0.99 atm ลูกโป่งนี้จะมีปริมาตรเท่าไร หากไม่มีการรั่วของแก๊สและอุณหภูมิของแก๊สในลูกโป่งคงที่ตลอด

วิธีคิด ที่สภาวะแรก P₁=1.05 atm V₁=8 L เมื่อเปลี่ยนแปลงไปจน P₂=0.99 atm  V₂=?

กฎของชาร์ล (Charle’s law)

ชาร์ล (Jacques Alexandre César Charles 1746–1823) พบว่า

ดังรูป ซึ่งจากกราฟสามารถคาดคะเนได้ว่าแก๊สจะมีปริมาตรเท่ากับ 0 ที่ -273.15 ^oC แต่ในความเป็นจริงแก๊สจะกลายเป็นของเหลวก่อนที่อุณหภูมิจะลดลงถึง -273.15 ^oC

นักวิทยาศาสตร์ได้ กำหนดให้ อุณหภูมิ -273.15 ^oC เท่ากับ 0 เคลวิน และเมื่อเปลี่ยนหน่วยอุณหภูมิของแกน x จากองศาเซลเซียส (^oC) เป็นเคลวิน (K) จะได้กราฟรูป (ข) ซึ่งทำให้ปริมาตรของแก๊สสัมพันธ์กับอุณหภูมิตามสมการเส้นตรงที่มีจุด origin ที่ 0,0

ดังสมการ

ดังนั้น เมื่อทดลองเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (T) ของแก๊ส และวัดปริมาตรแก๊สที่ได้ (V) ในการทดลองแต่ละครั้งจะพบ

ตัวอย่าง

ที่ความดันคงที่ อุณหภูมิ 30^oC แก๊สตัวอย่างมีปริมาตร 10 L อยากทราบว่าแก๊สจะหดตัวเหลือปริมาตรเท่าไรที่ 0^oC

วิธีคิด ที่  T₁=30^oC (=273.15+30=303.15 K) V₁=10 L เมื่ออุณหภูมิลดลงเป็น 0^oC (=273.15+0=273.15 K) V₂=?

กฎของเกย์-ลูสแซก (Gay-Lussac’s law)

เกย์-ลูสแซก (Joseph Gay-Lussac 1778 - 1850) กล่าวว่า

ดังนั้น เมื่อทดลองเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (T) และวัดความดันแก๊สที่ได้ (P) ในการทดลองแต่ละครั้งจะพบว่า

ตัวอย่าง

ถังแก๊สหุงต้มมีความดันแก๊สเท่ากับ 7 bar ที่ 25^oC เมื่อถังแก๊สถูกวางกลางแดดจนแก๊สมีอุณหภูมิ 50^oC ความดันแก๊สในถังจะเท่ากับเท่าไร

วิธีคิด ที่  T₁=25^oC (=273.15+25=298.15K) V₁=10 L เมื่ออุณหภูมิลดลงเป็น 0^oC (=273.15+50=323.15K) V₂=?