காற்றின் கன அளவுக்கும் அழுத்தத்துக்கும் இருக்கும் எதிர்மறைத் தொடர்பு: பாயில்ஸ் விதி (Boyle's Law)

காற்றின் கன அளவுக்கும் அழுத்தத்துக்கும் இருக்கும் எதிர்மறைத் தொடர்பு: பாயில்ஸ் விதி (Boyle's Law)

கண்டுபிடித்தவர்: இராபர்ட் பாயில் (Robert Boyle)

காலம்: 1650

”ஆழ அமுக்கி முகக்கினும் ஆழ்கடல்நீர் நாழி முகவாது நா நாழி” என்று ஔவை அந்தக் காலத்திலேயே சொன்னது திரவப் பொருட்களுக்குச் சரியாகும். 

ஆனால் வாயுக்களில் இருக்கும் அணுக்கள் திட, திரவப் பொருட்களைப் போன்றல்லாமல் அழுத்தத்தால் குறைந்த இடத்தில் சுருக்கி வைக்க முடியும் என்றும் விளக்கியவர் பாயில். வாயு என்பதும் அணுக்களால் ஆனதே என்று நிரூபித்தவர் பாயில். 

வாயுக்களை எவ்வளவு இடத்துக்குள் சுருக்குகின்றோமோ அவ்வளவு அழுத்தம் பெறுகின்றன என்பதே இவரது விதியாகும். அதாவது ஒரே நிறையுள்ள, ஒரே வெப்பமுள்ள வாயுவை 1/2 இடத்துக்குள் சுருக்கினால், 2 மடங்கு அழுத்தம் அதிகரிக்கும் என்பதே பாயிலின் விதியாகும். அந்த விதியை விளக்கும் படம் இதோ, விக்கிபீடியாவின் துணையுடன். 

1627ல் பிறந்த ராபர்ட் பாயில் 35 வயதுடையவராக இருக்கும் போது பிரிட்டானிய அறிவியல் சங்கத்தின் உறுப்பினராக இருக்கும் போது பிரெஞ்சு விஞ்ஞானிகள் ஒரு பிஸ்டனைக் கொண்டு வந்தனர் (நாம் போட்டுக் கொள்ளும் ஊசி போன்றது). அந்தப் பிஸ்டனை ஒருபுறம் அழுத்தும் போது உள்ளிருக்கும் வாயுவால் அழுத்தம் ஏற்பட்டு மீண்டும் பிஸ்டன் பழைய நிலைக்கு வர முயன்றது. ஆனால் அதனால் முடியவில்லை. எனவே வாயுவுக்கான அழுத்தம் சரிசமமானது அல்ல என்று பிரெஞ்சு விஞ்ஞானிகள் நிரூபிக்க முனைந்தனர்.

பாயில் மட்டும் இந்தச் சோதனை சரியானதல்ல என்றார். பிஸ்டன் மிகவும் கடினமானதாக இருப்பதால் வாயுவால் திரும்ப அதே நிலைக்கு வைக்க முடியவில்லையே தவிர, வாயுவுக்கான அழுத்தம் சரிசமமானதாகவே இருக்கும் என்றார். சில நாட்களில் அப்படி ஒரு பிஸ்டனைத் தான் தயாரித்து தன் வாதத்தை நிரூபிப்பதாகவும் சவால் விட்டார்.

இரண்டு வாரங்கள் கழித்து, ஒரு ஆங்கில ‘U' வடிவக் குழாய் ஒன்றை எடுத்து வந்தார். அதில் ஒருபுறம் மற்றொன்றை விட மூன்றடி உயரமாக இருந்தது. உயரமாக இருந்த பகுதி ஒல்லியாகவும், உயரம் குறைந்த பகுதி தடிமனாகவும் இருந்தது தடிமனாக இருந்த பகுதியின் மேற்புறம் அடைக்கப்பட்டிருந்தது.

பாதரசத்தை இந்தக் குழாயின் ஒருவழியாக ஊற்றினார் பாயில். பாதரசம் இரு குழாய்களிலும் சிறிது மேலேறும் வரை ஊற்றப்பட்டது. இதனால் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு காற்று அடைக்கப்பட்ட பகுதியில் சிக்கிக் கொண்டது. பிஸ்டன் என்பது காற்றைப் பிடித்து வைக்கும் ஒரு உத்தி ஆகும். இப்போது இங்கும் காற்று பிடித்து வைக்கப்பட்டதால் இது ஒரு பிஸ்டன் என்றார் பாயில்.

இப்போது பாதரசம் இருந்த இடத்தைக் குறித்துக் கொண்ட பாயில், மீண்டும் கொஞ்சம் பாதரசத்தை இந்தப் புறமிருந்து ஊற்றினார். இப்போது அந்தப் பகுதியிலிருக்கும் காற்று அழுத்தப்பட்டு இன்னும் கொஞ்சம் உயரத்திற்கு பாதரசம் ஏறியது. இப்போது பாதரசம் இருந்த இடத்தைக் குறித்துக் கொண்ட பாயில், மீண்டும் பாதரசத்தைக் அந்தக் குழாயின் கீழிருக்கும் ஒரு வால்வு மூலம் வெளியேற்றினார். இப்போது மீண்டும் பாதரசம் பழைய இடத்திற்கே வந்து நின்றது.

இதன் மூலம் காற்றின் அழுத்தம் சரிசமமானதே என்று நிரூபித்தார் பாயில். அதுமட்டுமல்ல, காற்றின் மேல் வைக்கும் எடைக்குத் தகுந்தவாறு அது கொள்ளும் கொள்ளளவும் எதிர்மறையாக‌ மாறுகின்றது என்று கண்டறிந்தார். அதாவது மூன்று பங்கு எடையைத் தூக்கி வைத்தால், மூன்றில் ஒரு பங்கு இடத்துக்குள் காற்று நிரம்பி விடுகின்றது.

இந்த விதியின் மூலமாகப் பலப் பல அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் ஏற்பட்டிருக்கின்றன.