Порой кажется, что значимые научные открытия начинаются с 18 века. Во многом это правда. Но для того, чтобы это было возможно, кому-то в веке 17-ом нужно было подготовить почву.
Так англо-ирландский физик Роберт Бойль был видным экспериментатором 17-го столетия. Вдохновение для свой деятельности Бойль черпал в работах Эванджелииста Торричелли, а поэтому и областью его интересов было изучение поведения газов в различных условиях.
Бойль использовал J-образную трубку с запаянным концом. В нее он захватывал некоторое количество газа, а затем заливал сверху ртуть так, чтобы ртутный столбик был на нижнем уровне короткого конца J-образной трубки. Постепенно добавляя ртуть, Бойль наблюдал за тем, как она поднимается в коротком конце трубки, сжимая запертый там газ как пружину.
Бойль получил массив данных о том, как различная масса ртути создает давление и сжимает газ, в результате чего тот уменьшает свой объем. Полученные результаты он опубликовал в 1662 г. в работе «Новые физико-механические эксперименты, касаясь пружины воздуха и ее эффектов».
Понятно, что когда мы увеличиваем давление на газ (подливаем ртуть), то объем газа уменьшается (столбик газа становится короче). Бойль обнаружил интересную закономерность: для всех пар значений давления и объема газа их произведение будет составлять одно и то же число.
Из работы следовал интересный вывод: для конкретного количества газа при условиях постоянной температуры произведение давления газа на его объем является константой. Отсюда следует, что объем газа обратно пропорционален его давлению.
Позже, в 1676 г. французский физик Эдм Мариотт пришел к тем же выводам. Чтобы не обижать француза, сегодня этот закон известен как закон Бойля-Мариотта.
Однако Бойль обнаружил, что закон не слишком хорошо работает для сильно сжатого газа. Т.е. газ должен быть достаточно разреженным, близким к идеальному. Похоже, что именно тогда люди начали задумываться о том, что газы бывают разные.
Кстати, Роберт Бойль был одним из первых членов и основателей Лондонского королевского общества (такая английская академия наук), действующего с 1660 г. по наши дни.
