বয়েলের সূত্র।

1662 খ্রিস্টাব্দে আইরিশ বিজ্ঞানী রবার্ট বয়েল গ্যাসের আয়তনের উপর চাপের প্রভাব বর্ণনা করেন। এটি গ্যাস  সম্পর্কিত বয়েলের সূত্র নামে পরিচিত।

স্থির তাপমাত্রায়, নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন গ্যাসটির উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক।

যদি কোন গ্যাসের আয়তন V এবং গ্যাসটির উপর প্রযুক্ত চাপ P হলে গাণিতিকভাবে লিখা যায়-

V α 1/P   (এখানে তাপমাত্রা T স্থির)

V = K 1/P  (এখানে K ধ্রুবক)

VP = K

অর্থাৎ স্থির তাপমাত্রায় ,যে কোন গ্যাসের আয়তন ও চাপের গুণফল ধ্রুবক।

 

আবার, নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসে স্থির তাপমাত্রায় বিভিন্ন পরিমাণ চাপ (P₁ , P₂ ,P₃ ) প্রয়োগ করলে বিভিন্ন আয়তন (V₁ ,V₂ ,V₃ ) পাওয়া যাবে। সেই আয়তনকে নিজ নিজ চাপ দ্বারা গুন করলে গুণফল সর্বদা ধ্রুবক হবে।

 অতএব, P₁V₁ = P₂V₂ = P₃V₃ = K (এটি বয়েলের সূত্র।)

গাণিতিক সমস্যা সমাধানের জন্য স্থির তাপমাত্রায়, একটি নির্দিষ্ট চাপে বা আয়তনে কোন গ্যাসের চাপ বা আয়তন জানা না থাকলে, গ্যাসটির অন্য কোন চাপ ও আয়তনের দ্বারা P₁V₁ = P₁V₁ এই সমীকরণের সাহায্যে খুব সহজে আয়তন বা চাপ নির্ণয় করা যায়।

স্থির তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের উপর বিভিন্ন পরিমাণ চাপ প্রয়োগ করে যে আয়তন পাওয়া যায় তা দ্বারা আয়তন V বনাম চাপ P লেখচিত্র অঙ্কন করলে একটি বক্ররেখা পাওয়া যায়। যেহেতু নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বক্ররেখাটি পাওয়া যায় তাই এ রেখাকে সমতাপীয় বা আইসোথার্ম রেখা বলে।

V বনাম P লেখচিত্র

এক্ষেত্রে তাপমাত্রা যত বেশি হবে আইসোথার্ম রেখাটি X ও Y- অক্ষ। থেকে যত দূরে সরে যাবে এবং  তাপমাত্রা যত কম হতে থাকবে আইসোথার্ম রেখাটি তত X ও Y - অক্ষের কাছাকাছি হবে। এখানে T₁ বেশি হওয়ায় আইসোথার্ম রেখাটি X ও Y- অক্ষ থেকে দূরে অবস্থান করে। আবার T₃ ছোট হওয়ায় আইসোথার্ম রেখাটি X ও Y- অক্ষের কাছে অবস্থান করে।

আবার, স্থির তাপমাত্রায় চাপ ও আয়তনের গুণফল বনাম চাপ লেখচিত্র অংকন করলে X - অক্ষের সমান্তরাল রেখা পাওয়া যায়।

PV বনাম P লেখচিত্র

আবার স্থির তাপমাত্রায়, আয়তন বনাম চাপের বিপরীতে লেখচিত্র অংকন করলে মূলবিন্দুগামী সরল রেখা পাওয়া যায়।

V বনাম P-¹ লেখচিত্র

বয়েলের সূত্র থেকে এই তিন ধরনের লেখচিত্র পাওয়া যায়।