Boila likums ir ķīmijas pamatlikums, kas apraksta nemainīgā temperatūrā turētas gāzes uzvedību. Likums, ko 1662. gadā atklāja Roberts Boils, nosaka, ka fiksētā temperatūrā gāzes tilpums ir apgriezti proporcionāls gāzes radītajam spiedienam. Citiem vārdiem sakot, kad gāze tiek iesūknēta slēgtā telpā, tā saruks, lai iekļautos šajā telpā, bet palielināsies spiediens, ko gāze rada uz tvertnes. Boila likumu var uzrakstīt matemātiski:
P x V = konstante
Šajā vienādojumā P = spiediens un V = tilpums.
Boila eksperiments
Lai pierādītu likumu, Boils iesūknēja skābekli (gāzi) J-veida stikla caurulē, kuras viens gals bija noslēgts. Izmantojot degli, lai uzturētu skābekli nemainīgā temperatūrā, viņš mēģenē ielēja dažādu daudzumu dzīvsudraba, kas mainīja spiedienu uz skābekli. Viņš atklāja, ka, jo lielāku spiedienu viņš pieliek, jo mazāks ir skābekļa tilpums, un šis samazinājums notika nemainīgā ātrumā.
Boila likums īpaši attiecas uz ideālu gāzi, tas ir, teorētisko gāzi, kas sastāv no nejaušām daļiņām, kuras nesadarbojas. Lai gan nevienas īstas gāzes nav ideālas gāzes, vairums to parāda šīs ideālās īpašības normālos apstākļos.
Reālās pasaules piemēri
Viens Boila likuma piemērs ir redzams balonā. Balonā tiek iepūsts gaiss; šī gaisa spiediens — gāze — spiež uz gumijas, liekot balonam izplesties. Ja tiek saspiests viens balona gals, samazinot tilpumu, spiediens iekšpusē palielinās, liekot neizspiestajai balona daļai izplesties. Tomēr ir ierobežots, cik daudz gāzi var saspiest, jo galu galā spiediens kļūst tik liels, ka balons (vai jebkura tvertne) saplīst.
Cits piemērs ir šļirce asiņu ņemšanai. Tukšā šļircē ir noteikts gāzes (gaisa) daudzums; ja virzuli atvelk atpakaļ, nekam neiedurot adatas galu, mēģenes tilpums palielināsies un spiediens samazināsies, izraisot vairāk gaisa pārvietošanos caurulē, lai izlīdzinātu spiedienu. Ja šļirci ievieto vēnā un virzuli pavelk atpakaļ, asinis ieplūdīs caurulē, jo spiediens vēnā ir lielāks par spiedienu šļircē.
Vēl viens veids, kā aprakstīt Boila likumu, ir tāds, ka, spiežot, gāzei ir tendence atspiesties. Bez masveida gravitācijas, kas tās satur kopā, Saules sistēmas gāzes planētas ātri izkliedētu visos virzienos, ātri samazinot spiedienu. Šajā gadījumā gravitācijas spiediens regulē gāzu tilpumu ap šīm planētām.
Čārlza un Gaja-Lusaka likums
Boila likuma inverss ir Čārlza un Geja-Lusaka likums, kas nosaukts divu franču zinātnieku vārdā, kuri to atklāja. Čārlza un Geja-Lusaka likums parāda, ka gāzes tilpums palielinās vai samazinās atkarībā no temperatūras. Matemātiski uzrakstīts likums izskatās šādi:
V = konstante x T
Šajā vienādojumā V = tilpums un T = temperatūra. Kamēr Boila likums koncentrējas uz nemainīgu temperatūru un mainīgu spiedienu, Čārlza un Geja-Lusaka likums koncentrējas uz temperatūras maiņu.