عند ثبات درجة الحرارة يتناسب حجم الغاز عكسياً مع ضغطه. هذا المبدأ يعود إلى قانون بويل، المعروف أيضًا بقانون بويل-ماريوت، الذي يصف العلاقة بين حجم الغاز وضغطه عند ثبات درجة الحرارة.
وفقًا لقانون بويل، عندما يكون الغاز عند درجة حرارة ثابتة، فإن المنتج الناتج من ضرب حجم الغاز (V) بالضغط (P) هو ثابتًا. يمكن تعبير هذا العلاقة بالمعادلة التالية:
P₁V₁ = P₂V₂
حيث P₁ و V₁ هما الضغط وحجم الغاز في الحالة الأولى، وP₂ و V₂ هما الضغط وحجم الغاز في الحالة الثانية.
من هذه المعادلة، يمكن استنتاج أنه عندما يزداد الضغط على الغاز في حالة معينة، فإن حجم الغاز سينقص بالتناسب العكسي للحفاظ على ثبات المنتج P₁V₁. وبالمثل، عندما يقل الضغط على الغاز في حالة معينة، فإن حجم الغاز سيزداد بالتناسب العكسي.
هذا المبدأ يعتبر أحد الأسس الأساسية للعديد من التطبيقات والمفاهيم في الفيزياء والكيمياء، بما في ذلك الغازات المثالية وقوانين الغازات، ومبدأ تشتت الجزيئات في الهواء، وعملية التنفس والتنفيس في جسم الإنسان.
قانون بويل يوضح العلاقة العكسية بين حجم الغاز وضغطه عند ثبات درجة الحرارة. وهذا يعني أنه عند زيادة الضغط على الغاز في ظروف درجة حرارة ثابتة، سيقل حجم الغاز، وعند خفض الضغط، سيزداد حجم الغاز بالتناسب العكسي.
يتم استخدام قانون بويل في العديد من المجالات العلمية والتطبيقية. في الهندسة الكيميائية، يساعد القانون على تصميم وتشغيل أنظمة الغازات وتوقع تأثير التغيرات في الضغط على حجم الغازات في العمليات الصناعية. كما يستخدم في علم المواد لدراسة السلوك الحراري للغازات وتأثير التغيرات في الضغط على خواص المواد.
في مجال العلوم البيئية، يستخدم قانون بويل لفهم تأثيرات الضغط الجوي على الطقس والتغيرات في حجم الغازات في الجو. وفي الطب، يعتبر قانون بويل أساسيًا في دراسة التنفس والتنفيس، حيث يساعد في فهم تأثير التغيرات في الضغط على حجم الرئتين وحركة الهواء داخل الجهاز التنفسي.
باختصار، قانون بويل يعتبر أحد المبادئ الأساسية في الفهم العلمي للسلوك الغازي، حيث يوضح العلاقة العكسية بين حجم الغاز وضغطه عند ثبات درجة الحرارة. تطبيقات هذا القانون تشمل الهندسة الكيميائية، علم المواد، العلوم البيئية، والطب.
