logo logo

مجلة شهرية عربية عالمية , مجلة البيلسان

أهلا بكم

العنوان : شارع

Call: 960-963-963 (Toll-free)

[email protected]
مقالات ثقافية

تطبيقات على قانون شارل

"محتويات
العالم جاك شارل
قانون شارل
الخصائص العامة للغازات
تطبيقات على قانون شارل
العالم جاك شارل

يعتبر العالم شارل هو واحد من أحد العلماء الأوروبيين ، وتحديداً الفرنسيين، حيث عاش شارل في الفترة ما بين 1746 م – 1823 م ، وقد تم انتخابه في عام 1795 م ، ليكون عضو في أكاديمية العلوم الفرنسية ، واهتم العالم شارل بالغازات ، حيث يعتبر هو أول من استعمل غاز  الهيدروجين لمليء المناطيد حتى اقترن اسمه بها ، وقد كان ذلك في عام 1783 م ، كما استطاع العالم شارل التوصل الى القانون الذي يربط ما بين الضغط والحرارة ، وذلك في عام 1787 م ، وهذا القانون المعروف بقانون شارل ، والذي تم صياغته من قبل لويس جوزيف غي لوساك الفيزيائي والكيمائي الفرنسي ، وذلك في عام 1802 م .

قانون شارل

من أحد أهم القوانين الفيزيائية التي تتعلق بالغازات هو قانون شارل، ويتحدث قانون شارل بشكل خاص عن الغاز المثالي ، حيث ينص القانون أنه عند ضغط ثابت ، فإن حجم كتلة معينة من الغاز المثالي يزداد ، أو ينقص بنفس المقدار سواء عند الزيادة ، أو النقصان بنفس المقدار عند زيادة ، أو نقصان درجة حرارته ،  أي أن حجم كمية معينة من الغاز المثالي تحت ضغط ثابت تتناسب طرديا مع درجة الحرارة، وقد قام العالم (جوزيف لويس غاي-لوساك) ، في عام 1802م ،  بتوضيح هذا القانون والذي يعود فضل لاكتشافه الى أعمال وتجارب (جاك شارل) منذ عام 1787م الغير منشورة ، ويتحدد القانون من خلال العلاقة الآتية: (V= constant × T) .

يصف قانون شارل العلاقة بين كلا من درجة الحرارة ، وحجم الغاز ، قانون شارل عبارة عن أحد قوانين الغازات ، وينص قانون شارل على أنّ حجم الغاز يتناسب طرديًّا مع درجة الحرارة ، وذلك عند ثبات كلا من ضغط الغاز وكميته .[1]

الخصائص العامة للغازات

من أهم خصائص الغازات المنتشرة في حياتنا اليومية أنها توجد المادة في ثلاثة صور الصورة الصلبة، الصورة السائلة ،  الصورة الغازية  ، وتتميز كل مادة من المواد بخصائص معينة تتميز بها عن غيرها من المواد الأخرى ، وسوف نتحدث عن خصائص جزيئات العناصر الغازية ، حيث تتحرّك جزيئات الغاز بحركةً عشوائيَّة ، وتصطدم من خلال تلك الحركة مع بعضها البعض ، ممَّا يؤدّي ذلك إلى تبادل الطاقة فيما بينها .

يوجد العديد من الفراغات والمسافات الكبيرة بين جزيئات الغاز وبعضها ، تكون طاقتها الحركيّة كبيرة، وكثافتها قليلة ، وتتناسب تناسب طردي مع زيادة درجة الحرارة ، أي أنَّه كلما ارتفعت درجة الحرارة قلّت كثافة المادة ، وبالتالي تزداد طاقتها الحركيّة .

تتميّز الغازات بأنَّ عامل انضغاطها يكون كبير وذلك بالمقارنة مع الحالتين السّائلة والصّلبة للمادة ، ومن التطبيقات على هذه الخاصّية استعمال إطارات السيارات ، التي تنتفخ بواسطة ضغط الهواء الموجود بداخلها ، ويكون الهواء عبارة عن خليط من غازات ، هذه الغازات تسلك سلوك فيزيائي بنفس طريقة الأكسجين النقي ، أو النيتروجين النقي ، أو أي مادة غازيّة أخرى ، وبالتالي يمكن ضغط كميّة كبيرة من الهواء بمقدار يتراوح من ضعفين الى ثلاثة أضعاف من حجم الإطار ، وإذا حدث ثقب داخل الإطار فإنَّ الهواء الفائض ، سوف يُدفع للخارج ، ويميز هذا السلوك جميع الغازات .

تتمتع الغازات بصفة التميع ، وذلك عند ارتفاع الضغط إلى مستويات عالية جداً ، وإن كان الضغط متفاوت تبعاً لنوع العنصر ، أو المركب الغازي الذي يتكون منه ، وهنا ندرك أهمية الغازات في حياتنا اليومية .

قد أوجد العالم الفرنسي شارل العلاقة بين حجم الغاز ودرجة حرارته ، حيث أنه اكتشف أن حجم كمية معينة من الغاز عند ضغط جوي ثابت يزداد زيادة خطية مع درجة الحرارة ، أي أنه يتناسب تناسبا طرديا ،  وظهر للعالم شارل علي ورقة الرسم البياني أنَّ الخط يمتد ليمرَّ بنقطة -273.15 ?م ، كذلك في سنة 1848م، قد اقترح العالم (كلفن) مقياس درجة الحرارة المطلقة ، وسُمي (بمقياس كلفن) ، وعلى اساس هذا المقياس فإنّ zero Kelvin يسمى الصفر المطلق وهو يساوي ال 273.15- ?م .

من العوامل التي تغير حالة الغاز ، أو الظروف الفيزيائية له وهي  درجة الحرارة ، الضغط، الحجم ، وكمية الغاز ويعبّر عنها بالمولات ، كل هذه العوامل تؤثر على حالة الغازات .

تطبيقات على قانون شارل
من تطبيقات قانون شارل الحياتية هي الكرة ، والجو فعندما يتم نفخ كرة داخل المنزل ، وفي أحد الأيام التي يكون فيها الجو بارد ، سوف نلاحظ أن حجم الكرة يتقلص ، وذلك بحسب قانون شارل فإن الغاز يأخذ مساحة أكثر عندما تكون درجة حرارته أعلى .
يفسر قانون شارل ظاهرة تمدد الهواء داخل منطاد الهواء الساخن ، ففي المنطاد عند تسخين الهواء يتمدد ، كما أن الهواء الساخن يأخذ حجما أكبر من حجم الهواء البارد ، وذلك عند تساوي كتلتهما ، وكذلك تعتبر كثافة الهواء الساخن أقل من كثافة الهواء البارد ، فعندما يكون الهواء ساخن بالشّكل الكافي يُصبح وزن المنطاد ، بالهواء الساخن الموجود فيه أقل من وزن الهواء البارد المحيط به، ثم يبدأ المنطاد بالارتفاع ، كما لو تم السماح للهواء في المنطاد بأن يبرد فإن حجم الغاز الموجود فيه يقل ، وتزداد كثافة الغاز ويبدأ المنطاد في الهبوط ، حتي يصل الي الارض .
يفسر قانون شارل ضغط الهواء الموجود داخل الإطارات ، حيث يمكننا ملاحظة أن كثير من الادلة تشير إلى ان نقوم بقياس ضغط الهواء ، وذلك عندما تكون الاطارات باردة ، وذلك لأنه مع بداية حركة الإطارات تبدأ الإطارات في اكتساب حرارة ، مما يفسر ذلك علي حسب قانون شارل وهو ازدياد حجم الغاز فيه ، في الإطار ذاته لن يتمدد كثيراً ، وبالتالي يكون ضغط الهواء في الإطار مرتفعا ، وذلك عندما يكون الإطار ساخنا ، ويدل ذلك على أن هناك كمية زائدة من الهواء داخل الإطار .
كذلك لقانون شارل والعديد من القوانين الأخرى تفسيرا لانتفاخ المخبوزات ، وذلك عند خبزها ، حيث يوجد بعض الجيوب الهوائية الصغيرة من الخميرة ، وبعض المكونات الأخرى ، والتي عند تسخينها تتمدد نتيجة اكتسابها للحرارة ، وذلك يؤدي الي انتفاخ العجينة ، مما يجعل المخبوزات اخف وزنا ، ويتم خبزها بشكل جيد .[2]
المراجع"

الأقسام الرئيسية

الرأي الأخر
0