பதினேழாம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த அயர்லாந்து விஞ்ஞானியான றொபேட் பொயில் (Robert Boyle), ஒரு வாயுவின் அமுக்கம் மாறா வெப்பநிலையில் அதன் கனவளவுடன் எவ்வாறு மாறுபடுகின்றது என்பதைப் பரிசோதனைகள் மூலம் கண்டறிந்தார். ஒரு குறித்த தொகை (திணிவு) வாயுவில் வெப்பநிலையும் தொகையும் மாறாமல் இருக்கும்போது, அந்த வாயுவின் அமுக்கம் அதன் கனவளவுக்கு நேர்மாறாக அமைகின்றது என்பதே இவ்விதியின் சாரம். எனவே வாயுவின் கனவளவு இருமடங்காக்கப்பட்டால் அதன் அமுக்கம் அரைப்பங்காகக் குறையும் — ஏனெனில் அதே எண்ணிக்கையான மூலக்கூறுகள் இப்போது ஒரு பெரிய இடத்தில் பரவி மோதல் அடர்த்தி குறைவதனாலாகும்.
P-ஐ V-க்கு எதிராக வரைந்தால் ஒரு அதிபரவளையம் (hyperbola) கிடைக்கும்; ஆனால் PV-ஐ P-க்கு எதிராக வரைந்தால் அது ஒரு கிடைமட்டக் கோடாக அமையும் — இதுவே PV மாறிலியாக இருப்பதைக் காட்சிப்படுத்தும் எளிய முறை.
பிரெஞ்சு விஞ்ஞானிகளான ஜாக் சாள்ஸ் (Jacques Charles), ஜோசப் கே-லூசாக் (Joseph Gay-Lussac) ஆகியோர் கண்டறிந்தபடி, மாறா அமுக்கத்தில் ஒரு குறித்த தொகை வாயுவின் கனவளவு வெப்பநிலை உயரும்போது அதிகரிக்கும், குளிர்விக்கும்போது குறையும். அதாவது அமுக்கமும் தொகையும் மாறாமல் இருக்கும்போது, வாயுவின் கனவளவு அதன் தனிவெப்பநிலைக்கு (kelvin) நேர்விகிதசமமாக அமையும்.
எல்லா வாயுகட்கும் மாறா அமுக்கத்தில் கனவளவுக்கு எதிரான செல்சியஸ் வெப்பநிலை வரைபு ஒரு நேர்கோடாக அமையும். அந்த நேர்கோட்டைப் பூச்சியக் கனவளவுக்கு நீட்டினால், எந்த வாயுவாக இருந்தாலும் அது வெப்பநிலை அச்சை −273.15 °C இல் வெட்டுகின்றது. இதுவே முழுமுட்டுப் பூச்சியம் (absolute zero) — வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியில் பூச்சியமாகவும், கொள்கையளவில் அடையக்கூடிய இழிந்த வெப்பநிலையாகவும் வரையறுக்கப்படுகின்றது.
மாறா கனவளவில் ஒரு குறித்த தொகை வாயுவின் அமுக்கம் அதன் தனிவெப்பநிலைக்கு நேர்விகிதசமமாக அமைகின்றது — இதுவே கே-லூசாக் விதி எனப்படும். வெப்பநிலையை உயர்த்தும்போது மூலக்கூறுகளின் சராசரி இயக்கச் சக்தி கூடி, அவை கொள்கலனின் சுவர்களில் அதிக தீவிரத்துடன் மோதுவதனால் அமுக்கம் அதிகரிக்கின்றது.
P-ஐ செல்சியஸ் வெப்பநிலைக்கு எதிராக வரைந்தாலும் அது ஒரு நேர்கோடாக அமைந்து, −273.15 °C இல் P = 0 ஐ அடையும். சாள்ஸ்சின் விதி V-T தொடர்பிலிருந்து முழுமுட்டுப் பூச்சியத்தை நிறுவினால், கே-லூசாக் விதி முற்றிலும் வேறுபட்ட P-T தொடர்பிலிருந்து அதே −273.15 °C பெறுமானத்தையே தருகின்றது. இரண்டு சுயேச்சையான பரிசோதனை வழிகளும் ஒரே இயற்கை மாறிலியை உறுதிப்படுத்துவதே இதன் முக்கியத்துவம்.
போயில், சாள்ஸ், கே-லூசாக் ஆகிய மூன்று விதிகளையும் ஒன்றிணைத்தால், அமுக்கம், கனவளவு, வெப்பநிலை ஆகிய மூன்று மாறிகளையும் ஒரே சமன்பாட்டில் தொடர்புபடுத்த முடியும். தொகை (n) மாறாமல் இருக்கும்போது இது இணைந்த வாயு விதி (combined gas law) எனப்படுகின்றது.
இந்த மாறிலியின் பெறுமானம் வாயுவின் திணிவைப் (m) பொறுத்தது; அது எல்லா வாயுகட்கும் பொதுவான உலகளாவிய மாறிலி அல்ல. ஒரு தொகை வாயு ஒரு நிலையிலிருந்து இன்னொரு நிலைக்கு எந்தப் பாதையில் மாறினாலும் — அதாவது முதலில் P-ஐயும் பின் T-ஐயும் மாற்றினாலும், அல்லது தலைகீழ் வரிசையில் மாற்றினாலும் — இறுதி நிலையின் P, V, T பெறுமானங்கள் ஒரே சமன்பாட்டைத் திருப்தி செய்யும்.
வாயு விதிகள் அனைத்திலும் வெப்பநிலை எப்போதும் கெல்வின் (K) அலகிலேயே, அதாவது தனிவெப்பநிலையாகவே (absolute temperature) பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். செல்சியஸ் பெறுமானத்தைக் கெல்வினுக்கு மாற்ற, அதனுடன் 273.15 ஐக் கூட்ட வேண்டும்.
கெல்வின் அளவை வாயுவின் வகையைப் பொருட்படுத்தாத ஓர் உலகளாவிய எல்லையை அடிப்படையாகக் கொண்டது — 0 K என்பது எந்த வாயுவுக்கும் அடையக்கூடிய கொள்கையளவிலான இழிந்த வெப்பநிலை.
வாயு அமுக்கத்தை பல்வேறு அலகுகளில் வெளிப்படுத்தலாம்; தேர்வு வினாக்களில் இவற்றுக்கிடையேயான மாற்றம் அடிக்கடி தேவைப்படும்.
பாதரச பாரோமீட்டர் (barometer) மூலம் வளிமண்டல அமுக்கத்தை அளக்கும்போது, குழாயினுள் நிலைத்திருக்கும் பாதரசத் தூணின் இரு கீழ்முனைகளிலும் ஹைட்ரோஸ்ராற்றிக் அமுக்கம் சமமாக இருக்க வேண்டும் (PA = PB) என்னும் தத்துவத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டதே அதன் செயற்பாடு. குழாயினுள் பாதரசம் தொடர்ந்து இறங்காமல் ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்தில் நிலைப்பது, அந்த உயரத்தால் உண்டாகும் அமுக்கம் வெளியிலுள்ள வளிமண்டல அமுக்கத்திற்குச் சமமாக இருப்பதனாலேயே.
| வாயு விதி | மாறிலியாக இருப்பவை | தொடர்பு |
|---|---|---|
| போயில் | T, n | P ∝ 1/V |
| சாள்ஸ் | P, n | V ∝ T |
| கே-லூசாக் | V, n | P ∝ T |
| இணைந்த வாயு விதி | n | PV/T = மாறிலி |