İzotermal bir dönüşümde, hacim ve basınç değişimi belirli bir gazın, ancak Sabit sıcaklık; dolayısıyla izotermal adın kökeni (Yunanca: aynı = eşit; termo = ısı).
Bilim adamları Boyle ve Mariotte, izolasyonda, benzer deneyler yaptılar ve elde edilen sonuç şuydu: basınç arttıkça gazın hacmi azalır.
Örneğin, bir şırınganın pistonunu düşünün. Bu pistona dışarıdan basınç uygularsak yani basıncı arttırırsak şırınganın içinde bulunan havanın hacmi azalacaktır ve bunun tersi de geçerlidir.
Hacim ve basınç ters orantılıdır: soldaki kutuda basınç küçüktür ve havanın kapladığı hacim büyüktür. Sağda, şırınga pistonuna daha fazla basınç uygulandığında hacim azalır.
Bu münferit bir durum değil, gazlar için ortak bir düzenlilikle tekrarlanan bir durumdur. Bu nedenle, bu gerçek, aşağıdaki gibi tanımlanabilecek bir yasa şeklinde ifade edildi:
| Boyle Kanunu veya Boyle-Mariotte Yasası: Sabit sıcaklıkta, sabit bir gaz kütlesinin kapladığı hacim, basıncıyla ters orantılıdır. |
Bu, bir gazın basıncını iki katına çıkarırsak hacminin yarıya ineceği anlamına gelir. Bu tür iki miktar ters orantılı olduğunda, çarpımı bir sabittir; dolayısıyla, matematiksel olarak, bu ilişki aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
| P.V = k |
Burada k = sabit.
Bu nedenle, ilk durumda belirli bir gazın basınç değeri P1 ve ilgili hacmi V1 olarak varsa, o zaman şunları yapmalıyız:
| P1. V1 = k |
Bu basıncı P2'ye çıkarırsak, hacmi de V2 olarak değişecek ve tekrar yapmamız gerekecek:
| P2 . V2 = k |
Böylece şu sonuca varıyoruz:
| P1. V1 =P2. V2 |
Bu sabitlik, sabit kütleli bir gazın basınç ve hacimlerine ilişkin aşağıdaki tabloda verilen örnekte görülebilir:
Bu değerlerin grafiğini çizerek bir eğrinin oluşumunu göreceğiz.
Bir izotermal dönüşümün grafiksel gösterimi, deneyin gerçekleştirildiği basınç, hacim ve sıcaklık değerlerinden bağımsız olarak her zaman bir hiperbol olacaktır. Bu hiperbol denir izoterm; bu nedenle, aşağıdaki grafikte görülebileceği gibi, farklı sıcaklıklar farklı izotermlere yol açar.
Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isotermica-ou-lei-boyle.htm