Ответ на этот вопрос дали исследования, произведенные в XVII веке английским физиком и химиком Робертом Бой-
428
лем (1627—1691) и французским физиком Эдмом Мариоттом (1620—1684).
Опыты, устанавливающие зависимость между объемом и давлением газа, можно воспроизвести при помощи прибора, изображенного на рис. 380. На вертикальной стойке, снабженной делениями, находятся стеклянные трубки А и В, соединенные резиновой трубкой С. В трубки налита ртуть. Трубка В сверху открыта, на трубке А имеется кран.
Рис. 380. Прибор для исследования зависимости давления газа от его объема, а) Газ в трубке А имеет давление, равное давлению наружного воздуха (750 мм рт. ст.), и объем 10 см3, б) Газ в трубке А имеет давление 750 мм рт. ст. +750 мм рт. ст., т. е. вдвое больше, чем в случае а), и объем 5 см3, т. е. вдвое меньше, чем в случае а), в) Газ в трубке А имеет давление 750 мм рт. ст.— 250 мм рт. ст., т. е. в полтора раза меньше, чем в случае а), и объем 15 см3, т. е. в полтора раза больше, чем в случае а)
Закроем этот кран, заперев таким образом некоторую массу воздуха в трубке А. Пока мы не сдвигаем трубки, уровень ртути в них одинаков (рис. 380, а). I Это значит, что давление воздуха, запертого в трубке А, такое же, как и давление наружного воздуха. Будем теперь медленно поднимать трубку В (рис. 380, б). Мы увидим, что ртуть в обеих трубках будет подниматься, но не одинаково: в трубке В уровень ртути будет все время выше, чем в трубке А. Если же опустить трубку В (рис. 380, в), то уровень ртути в обоих коленах понижается, но в трубке В понижение больше, чем в трубке А.
429
Объем воздуха, запертого в трубке А, можно отсчитать по делениям трубки А. Давление этого воздуха будет отличаться от атмосферного на величину давления столба ртути, высота которого равна разности уровней ртути в трубках А и В. При поднятии трубки В давление столба ртути прибавляется к атмосферному давлению. Объем воздуха в трубке А при этом уменьшается. При опускании трубки В уровень ртути в ней оказывается ниже, чем в трубке А, и давление столба ртути вычитается из атмосферного давления; объем воздуха в трубке А соответственно увеличивается. далее