在排氣泵容器中氣壓計(jì)水銀柱下降；在真空中虹吸作用失效；壓力降低時(shí)沸點(diǎn)降低在抽成真空的容器中動(dòng)物（蜜蜂、鼠、鱔魚(yú)等）不能維持生命，鐘表不能傳出嘀嗒聲等等。這些在今天看來(lái)是非常普遍的常識(shí)，但在17世紀(jì)時(shí)卻很新鮮。這些都被英國(guó)科學(xué)家羅伯特?波義耳實(shí)驗(yàn)所證明。

英國(guó)科學(xué)家羅伯特?波義耳堪稱(chēng)17世紀(jì)實(shí)驗(yàn)哲學(xué)的先驅(qū)人物。他出生于一個(gè)騎士家庭，與他的父親和哥哥們的驍勇善戰(zhàn)、射箭神準(zhǔn)等特征不同的是，波義耳從小就是體弱多病、身材瘦小，一副不堪造就的樣子，但他從小就有個(gè)特點(diǎn)：為了做好一件事，能夠一個(gè)人靜靜地坐好久。

英國(guó)科學(xué)家羅伯特?波義耳

波義耳生活在英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命時(shí)期，也是近代科學(xué)開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)代，這是一個(gè)巨人輩出的時(shí)代。而在他科學(xué)生涯的早期，氣體物理學(xué)是科學(xué)界頗為熱門(mén)的研究方向。

氣體實(shí)驗(yàn)儀器

當(dāng)時(shí)法國(guó)科學(xué)家根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出“空氣沒(méi)有彈性”的結(jié)論，波義耳宣稱(chēng)法國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明任何問(wèn)題。他指出，活塞之所以不能全部彈回來(lái)，是因?yàn)樗麄兪褂玫幕钊o。有人反駁道，如果活塞稍松，四周就會(huì)漏氣，影響實(shí)驗(yàn)。羅伯特·波義耳許諾要制造一個(gè)松緊適中的絕好活塞，證明上述實(shí)驗(yàn)是錯(cuò)誤的。

1659年，他了解到蓋利克的神奇的抽氣泵之后，決心設(shè)計(jì)出更好的抽氣機(jī)。他與年輕的助手胡克制造出了精密的抽氣機(jī)。這個(gè)裝置的精妙之處便在于它能夠使觀察者看到玻璃試管內(nèi)部的情況，并允許人們引導(dǎo)甚至控制實(shí)驗(yàn)的發(fā)展。空氣泵現(xiàn)在看起來(lái)似乎貌不驚人，但在當(dāng)時(shí)造價(jià)卻極其昂貴，全世界也不過(guò)只有4臺(tái)。

波義耳定律

因?yàn)椴x耳的泵大部分是按照他自己的想法所設(shè)計(jì)，并由羅伯特?虎克負(fù)責(zé)建造，整臺(tái)機(jī)器非常復(fù)雜。盡管有不足，他用這種抽氣機(jī)做了一系列關(guān)于空氣壓力和稀薄空氣中的現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，并于1660年出版了《關(guān)于空氣彈性及其效應(yīng)的物理、力學(xué)新實(shí)驗(yàn)》一書(shū)。在書(shū)中，詳細(xì)闡述了他所進(jìn)行43個(gè)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明了空氣在不同現(xiàn)象中的效果，試驗(yàn)了抽空空氣時(shí)的氧化、磁場(chǎng)、聲音及氣壓特性，檢驗(yàn)了在不同物質(zhì)上增加氣壓的效果。

在這本書(shū)中，波義耳提出了對(duì)氣體“彈性”的兩種可能解釋。一種認(rèn)為把氣體微粒看成是許多細(xì)小彈性游絲；另一種認(rèn)為微粒在熱的擾動(dòng)下不斷作旋渦運(yùn)動(dòng)，由這種運(yùn)動(dòng)引起彈性。但書(shū)出版后卻得到荷蘭的以研究科學(xué)為名的教會(huì)神父利努斯的攻擊。

利努斯不相信關(guān)于存在真空的說(shuō)法，他認(rèn)為空氣的重量和彈性不能夠大到足以承受托里拆利管中的29英寸水銀柱的重量，并與之均衡。他說(shuō)氣壓表中的水銀柱是由某種特殊的無(wú)形的線懸掛住的，這無(wú)形的線就在管子的上端。他甚至要求在將玻璃管理上端封口時(shí)用手摸一摸，企圖找出這根無(wú)形的線。

為了反駁這一無(wú)端的批評(píng)，波義耳發(fā)表了《關(guān)于空氣的彈力和重量學(xué)說(shuō)的答辯》，并決定重新做實(shí)驗(yàn)。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，還得感謝這位利努斯神父，如果沒(méi)有這一荒謬的批評(píng)，波義耳也許永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)現(xiàn)以他的名字命名的定律。

波義耳把一根長(zhǎng)玻璃管彎成二臂和短不等的U形管（虹吸管），把短的一臂上端封住，附上標(biāo)尺，然后把水銀一點(diǎn)一點(diǎn)灌入管內(nèi)，使水銀在玻璃管兩邊相等，記下刻度。再灌進(jìn)水銀肝至封閉的一邊的空氣食糖壓縮到原來(lái)的一半，波義耳發(fā)現(xiàn)此時(shí)管子長(zhǎng)臂中的水銀比另一臂高出29英寸。這說(shuō)明“當(dāng)空氣的密度嗇到約為原來(lái)的兩倍時(shí)，它的彈性也增加兩倍”。

但這根玻璃管偶然被打碎了，波義耳又重新作了一根更長(zhǎng)的管子，約有8英尺高。由于在室內(nèi)用太長(zhǎng)了，因此只能在二層樓的樓梯里用繩子吊起來(lái)作實(shí)驗(yàn)。他使密封空氣的壓力在1-英寸到117-英寸高銀柱之間變化，從一個(gè)極端到另一個(gè)極端做了40多次實(shí)驗(yàn)，每一次都把觀察值與按設(shè)想“溫度一定時(shí)，壓力與膨脹成反比的假設(shè)”應(yīng)得的值作比較，發(fā)現(xiàn)兩者非常相符合，從而得到了歷史上除運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象之外的又一個(gè)度量的自然規(guī)律。

1666年，波義耳發(fā)表了《流體靜力學(xué)佯謬》一文，有力地駁斥了那種輕的流體不能對(duì)重的流體施加壓力的傳統(tǒng)偏見(jiàn)，得出了氣體的體積與壓強(qiáng)成反比的關(guān)系，這正就是波義耳氣體定律的最初發(fā)表形式，它為分子運(yùn)動(dòng)論的發(fā)展開(kāi)辟了道路。

借助空氣泵實(shí)驗(yàn)，波義耳提出了人類(lèi)歷史上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的“定律”——“波義耳定律”。當(dāng)他向堵住的空氣施加雙倍的壓力時(shí)，空氣的體積就會(huì)減半；施加3倍的壓力時(shí)，體積就會(huì)變成原來(lái)的1/3。

波義耳據(jù)此實(shí)驗(yàn)結(jié)果在1662年提出：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓力和體積成反比關(guān)系。”這是第一個(gè)描述氣體運(yùn)動(dòng)的定律，為氣體的量化研究和化學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。這個(gè)定律的偉大不是在怎么計(jì)算、怎么運(yùn)用，這個(gè)定律的永垂不朽，是因?yàn)椋哼@是人類(lèi)歷史上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的『定律』，證明宇宙里是有不改變的律。

一個(gè)世紀(jì)以后，法國(guó)人查理和蓋一呂薩克建立了更全面的定量規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)表明，一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比。

這個(gè)結(jié)論是英國(guó)科學(xué)家波義耳（1627-1691）和法國(guó)科學(xué)家馬略特（1620-1684）各自通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，叫做波義耳定律。這些實(shí)驗(yàn)都在他出版的《新機(jī)械物理實(shí)驗(yàn)——感受空氣的活力及其效用（由新氣壓泵所完成的大部分實(shí)驗(yàn)）》一書(shū)中作了詳細(xì)的描述。

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波義耳定律——人類(lèi)歷史上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的“定律”

圖文簡(jiǎn)介

在排氣泵容器中氣壓計(jì)水銀柱下降；在真空中虹吸作用失效；壓力降低時(shí)沸點(diǎn)降低在抽成真空的容器中動(dòng)物（蜜蜂、鼠、鱔魚(yú)等）不能維持生命，鐘表不能傳出嘀嗒聲等等。