Inleiding:

Robert Boyle, die ook wel de “Vader van de Moderne Chemie” wordt genoemd, heeft tijdens zijn leven veel verschillende werkzaamheden verricht op het gebied van de natuurkunde en de scheikunde. In 1660 publiceerde Boyle een wetenschappelijk rapport, The Spring and Weight of the Air, waarin hij eerst verschillende experimenten beschreef die hij had uitgevoerd met een nieuwe vacuümpomp die hij had ontworpen.
In 1662 publiceerde Boyle zijn tweede versie van The Spring and Weight of the Air, waarin hij met hulp van zijn assistent Robert Hooke de omgekeerde relatie tussen druk en volume beschreef. Deze relatie staat nu bekend als de Wet van Boyle. De Wet van Boyle stelt dat druk en volume omgekeerd evenredig zijn met elkaar. Als de druk toeneemt, neemt het volume af en omgekeerd. Hij deed deze waarnemingen met kwik in een J-buis en mat het volume van het ingesloten gas bij drukken zowel hoger als lager dan de normale atmosferische druk.
Boyle drukte zijn resultaten uit in een verband dat bekend staat als de sequentie van Boyle: P1V1= P2V2in de veronderstelling dat de temperatuur constant blijft.
Doel:
Het doel van deze oefening is met behulp van de oorspronkelijke gegevens van Boyle, verkregen van de websitehttp://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta, na te gaan of de Wet van Boyle, die stelt dat druk en volume omgekeerd evenredig zijn met elkaar in de veronderstelling dat de temperatuur constant blijft, waar is.
Gegevens:
Figuur 1: Gegevens Boyle

Figuur 2: Grafiek druk versus volume

Figuur 3: Grafiek druk versus omgekeerd volume
Figuur 4: Grafiek druk versus omgekeerd volume Om na te gaan of de Wet van Boyle, die stelt dat druk en volume omgekeerd evenredig zijn aan elkaar, ervan uitgaande dat de temperatuur constant blijft, correct is, had ik een gegevenstabel nodig die Boyle in 1662 gebruikte om zijn bevindingen te presenteren. Deze gegevens werden verkregen van de website http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giuntaand de informatie werd in een excel gegevenstabel geplaatst en er werd een grafiek van gemaakt. Figuur 2 is een druk versus volumegrafiek van Boyle’s oorspronkelijke experiment. De gegevens om deze grafiek te maken zijn afkomstig uit figuur 1. De grafiek laat zien dat als het volume afneemt, de druk toeneemt. De R2-waarde van 0,9978 toont aan dat de trendlijn zeer goed past in de regressie. Aangezien de trendlijn goed in de regressie past, blijkt hieruit dat de conclusie van Boyle dat druk en volume omgekeerd evenredig zijn met elkaar, juist is. Figuur 3 is een druk versus omgekeerd volume grafiek. Als de Wet van Boyle juist is bij de grafiek van druk versus omgekeerd volume, zal de grafiek een lineair verband vertonen, ervan uitgaande dat de twee variabelen omgekeerd evenredig met elkaar zijn. De R2-waarde van 1 en de lineaire lijn tonen aan dat de Wet van Boyle waar is en dat druk en volume omgekeerd evenredig zijn. Over het geheel genomen toont de analyse van de oorspronkelijke gegevens van Boyle in grafiekvorm duidelijk aan dat zijn conclusie dat druk en volume omgekeerd evenredig zijn, ervan uitgaande dat de temperatuur constant is, juist is. Zowel figuur 2 als 3 tonen dit aan. In figuur 2 neemt de druk toe naarmate het volume afneemt. In figuur 3 is te zien dat één variabele versus eeninverse variabele een lineaire functie oplevert die in de grafiek is weergegeven. De R2-waarde van figuur 2 is bijna perfect en de R2-waarde van figuur 3 is perfect, waaruit eveneens kan worden geconcludeerd dat de Wet van Boyle correct is en dat de druk omgekeerd evenredig is met het volume of omgekeerd.