قوانين الغازات تتناول القوانين الكيميائيّة والفيزيائيّة المتقلّعة بالغازات وصف العلاقة ما بين درجة الحرارة وبين حجم وضغط الغازات المختلفة في الغلاف الجوّي من جهة وما بين ضغط غازات الغلاف الجوّي وحجمها من جهةٍ أخرى، إذ تعد العلاقة ما بين الضّغط والحجم علاقةً عكسيّةً، فبزيادة حجم الغازات يقل عمود ضغطها والعكس صحيح، بينما العلاقة بين درجة الحرارة والضّغط طرديّة، إذ كلّما زادت درجة حرارة الغازات زاد عمود ضغطها، ومثلها العلاقة ما بين حجم الغازات ودرجة حرارتها، فكلّما زادت درجة حرارة الغازات زاد حجمها وقل حجم الغاز وكذلك ضغطه بانخفاض درجة الحرارة. وتوجد الكثير من القوانين التي تتناول العلاقة بين الغازات من حيث الحجم والضّغط وما بين درجة الحرارة، مثل قانون هنري وقانون أفوجادرو وقانون شارل وقانون بويل وقانون جان لوساك، وهذا القانون الأخيرة يطلق عليه اسم قانون الغاز المجمّع [١]. قانون جاي لوساك ينص قانون جاي لوساك على أنّ الغاز في الحالة المثاليّة وعند ثبوت حجمه فإنّ ضغطه يتناسب تناسبًا طرديًا مع درجة الحرارة المطلقة، وأُطلق عليه اسم قانون الضّغط، وانتهى جاي لوساك من صياغة قانونه عام 1808 للميلاد بالاعتماد على التّجارب والقانون الذي صاغها قبله العالم الكيميائي جاك شارل عام 1787 للميلاد، وبموجب القانون فإنّ الغازات تتصرّف بطريقة متشابهة ومتوقّعة عند تسخينها؛ لأنّ جميع الغازات تقريبًا تمتلك نفس متوسّط الإتساع الحراري عند تعرّضها لحرارة مرتفعة وضغط مستمر.
محتويات ١ قانون باسكال للضغط ٢ قانون بويل للضغط ٣ قانون تشارلز للضغط ٤ قانون أفوجادرو للضغط ٥ قانون جاي لوساك للضغط ٦ أمثلة متنوعة على قوانين الضغط ٧ المراجع ذات صلة قانون باسكال للضغط قانون الكثافة '); وضع باسكال قانونًا للضغط سمّي نسبةً له بقانون باسكال، وركّز فيه على ضغط المواد السائلة تحديدًا، ويُعرف بناءً على ذلك بمبدأ انتقال ضغط السوائل أيضًا، و ينص القانون عمومًا على أنّ الضغط الخارجي المطبّق على سائلٍ ما سيتوزّع بصورة متكافئة على جميع أجزائه وبكلّ الاتجّاهات، شرط أن يكون السائل محصورًا ، وبذلك تكون قيمة الضغط عند أي نقطة في السائل متساوية. [١] يُمكن التعبير عن قانون باسكال بالصيغة الرياضية الآتية: [١] القوة الخارجية = الضغط المنتقل عبر السائل × مساحة المقطع العرضي ويُمكن تمثيله بالرموز كالآتي: ق = ض × م وبالإنجليزية: F= PA حيث أنّ: (ق) F: القوة الخارجية المطبّقة على السائل مقاسة بوحدة نيوتن. (ض) P: الضغط المنتقل عبر السائل مُقاسًا بوحدة (نيوتن/ م 2) ويُطلق عليها (باسكال). (م) A: مساحة المقطع العرضي للمنطقة المتأثّرة بالقوة مُقاسة بوحدة م 2. يدخل قانون باسكال في العديد من التطبيقات في الحياة العملية، ومن ذلك ما يأتي: [٢] الرفع الهيدروليكي.
[3] حدود قانون جاي لوساك يوجد بعض القيود التي تحدد قانون جاي لوساك والتي تتضمن الآتي: ينطبق القانون على الغازات المثالية فقط. ينطبق قانون جاي لوساك على الغازات الحقيقية في درجات حرارة عالية ، أو في حالة وجود ضغط منخفض. تتناقض النسبة مع زيادة الضغط وقد انحرفت نسبة الضغط إلى درجة الحرارة عند الضغوط العالية ، ويعود ذلك الانخفاض إلى زيادة الحجم عند الضغوط العالية ، وهو ما يمكنه تفسير زيادة قوة التنافر بين الجزيئات عند الضغوط العالية. [3] تطبيقات قانون جاي لوساك في الحياة تعتبر أهمية الغازات في حياتنا كبيرة للغاية، حيث بعض الأمثلة الواقعية لـ قانون جاي لوساك تتمثل في تمزق قدر الضغط ، وعلبة الهباء الجوي والإطار ، وقد تنفجر كل هذه المواد عند تعرضها لدرجات حرارة عالية، وقد يشرح قانون جاي لوساك السبب العلمي وراء الانفجار. يُعد قانون جاي لوساك هو القانون الذي ينص على زيادة ضغط الغاز مع ارتفاع درجة حرارته أو العكس ، وقد نشر جاي لوساك نتائجه التجريبية في عام 1808 والتي قد أظهرت العلاقة المباشرة بين الضغط ودرجة حرارة كمية ثابتة من الغاز عند حجم معين وثابت. وتطبيقات الحياة الواقعية الخاصة بالقانون تشمل الآتي: طنجرة الضغط هو عبارة عن إناء محكم الغلق يستخدم في طهي الطعام تحت ضغط البخار ، وفي أغلب الأوقات تكون مصنوعة من الفولاذ أو من الألومنيوم حيث عند توفير الحرارة نجد أن الماء المتواجد داخل الإناء يتبخر ، ويتم إطلاق ذلك البخار بطريقة دورية خلال صمام من أجل الحفاظ على ضغط التشغيل داخل الإناء.
(ض 2) P 2: ضغط الغاز النهائي، بوحدة باسكال. يُستخدم قانون جاي لوساك في الحياة العملية، كما يظهر في العديد من المشاهدات اليومية كما يأتي: [١١] الصمام العلوي المستخدم لتنظيم ضغط طناجر الضغط. انفجار إطارات السيارات في الأيام شديدة الحرارة. تشغيل طفايات الحريق لإخماد النيران في المباني. إطلاق الرصاص يجمع بين قانون جاي لوساك وقانون نيوتن الثالث. أمثلة متنوعة على قوانين الضغط تتنوّع القوانين المستخدمة في حسابات الضغط تبعًا للحالة والمعطيات المتاحة، وفيما يأتي بعض الأمثلة على ذلك: مثال1: إذا كان حجم بالون منفوخ عند درجة حرارة 280 كلفن يكافئ 20 لتر، فماذا يحدث لحجم البالون إذا ارتفعت حرارته إلى 300 كلفن؟ الحل: يمكن استخدام قانون تشارلز ح 2 /ح 1 = ك 2 /ك 1. يعوّض كل من القيم الآتية في رموز المعادلة: ح 1 = 20، ك 1 = 280، ك 2 =300. ينتج أنّ: ح 2 /20= 300/280، ومنه؛ ح 2 = 21. 42. يكون الحجم النهائي هو 21. 42 لترًا. مثال2: إذا كان حجم حاوية غاز يعادل 2 لتر، وكان ضغط الغاز فيها 400 كيلو باسكال، ثمّ نُقلت نفس كمية الغاز مع ثبات درجة الحرارة إلى حاوية أخرى سعتها 4 لتر، فكم فماذا سيحدث لضغط الغاز؟ يقل ضغط الغاز بزيادة حجمه حسب قانون بويل.
اللهم هون برد الشتاء, 2024