18．ボイルの法則

［目的］一定量の気体の圧力Pと体積Vとは温度が一定のときには反比例すること(ボイルの法則)をガラス管に封入した空気について検証する。
[準備］メルデ管　分度器　糸　おもり　巻き尺　水銀気圧計
[操作］
１）水銀気圧計で、大気圧（外気圧）P0を測定する。メルデ管を水平に置き、空気柱の長さＬ〔mm〕および水銀柱の長さｈ0〔mm〕を測る。封じた空気柱の圧力Pは大気圧P0に等しい。
２）装置を図のように、空気柱が水銀柱の下になるように傾け、正確に角度θを変え、そのつど空気柱の長さを測定し、 P1Ｌ1を求める。
　　　　　　　　P1＝ P0＋ｈ0sinθ
３）装置を図のように空気柱が水銀柱の上になるように傾け、同様の実験を行い、P2Ｌ2を求める。
　　　　　　　　　P2＝P0－ｈ0sinθ　　　（θは絶対値）
[留意点・工夫点］
☆管内に閉じこめられた空気の圧力P〔mmHg〕は、大気圧P0〔mmHg〕と水銀の重力が空気を斜めに押すことにより生じる圧力Ph〔mmHg〕との和である。
空気柱の長さLは、空気柱の内径が一定なので空気柱の体積Vと比例する。求めた値がPL＝一定ならば、PV＝一定といえるのでボイルの法則が導かれたことになる。
☆グラフ用紙を用いて、ｈを直接求めてもよい。
☆メルデ管は常にゆっくりと取り扱う。管を落としたり当てたり衝撃を与えると水銀柱が切れる。開放部を下にして急に持ち上げると、水銀がこぼれる。
☆水銀が切れた場合や水銀の位置をずらしたい場合は、細いステンレス線で水銀を移動させる。
★メルデ管の製作
　［準備］ガラス管･･・内径 1 mm外径8mmのガラス管105 cm　水銀　注射器　ステンレス線
板･･･幅 3.5 cm長さ120cm　メジャ－　分度器　糸　おもり　画鋲
　［作り方］①ガラス管の片方をバ－ナ－で完全に封じる。
　②ステンレス線で導きながら注射器で水銀を入れる。
　③板にメジャ－と②で作ったガラス管を強力な接着剤や透明テープで貼りつける。
この時、ガラス管の内側の０点がメジャ－の０点に来るようにするとよい。