В этой главе мы рассматриваем экспериментальные факты, лежащие в основе термодинамики.
Но ни Роберту Бойлю, изучавшему упругость воздуха, ни членам Королевского общества, которым приходило, что открытый Бойлем закон ляжет в основу одного из важнейших разделов физики. Цель Бойля была гораздо скромнее — он хотел глубже понять принцип действия воздушного насоса, изобретенного Герике и усовершенствованного им самим. Для этого ему важно было знать, как меняется объем заданной массы воздуха от давления.
Прибор Бойля представлял собой U-образную трубку с длинным открытым и коротким закрытым (запаянным) концом. В коротком отростке воздух был заперт столбом ртути. Давление воздуха Бойль определял по разности высот столба ртути в отростках, т. е. давление запертого ртутью столбика воздуха равнялось сумме двух давлений — атмосферного и давления столба ртути высотой Ah. Изменять давление можно было, доливая в открытый отросток новые порции ртути. Давление измерялось в дюймах ртутного столба, каждое дюймовое деление на бумажных шкалах, наклеенных на отростки, делилось на 16 малых делений. Таким образом, давление определялось с точностью до /32 дюйма рт. ст. (половина цены деления), т. е. до 0,8 мм рт. ст. Бойль снял 24 точки от 1 до 4 атм. Бойль пытался выяснить, влияет ли температура на давление и объем газа. «Когда воздух был сжат настолько, что он был сгущен в объеме, составляющем V< первоначального, мы попробовали, насколько холод от льняной ткани, смоченной водой, сгустит воздух. И порой казалось, что воздух несколько сжимается, однако не настолько, чтобы на этом можно было строить какие-то заключения. Затем мы также попробовали, будет ли жар... расширять воздух; при приближении пламени свечи... обнаружилось, что теплота оказывала более заметное действие, нежели ранее действовал холод», — писал Бойль. Конечно, настоящие измерения были еще впереди, но качественно Бойль показал, что полученный им закон относится к изотермическим процессам.