غاز ونابض: يزداد الضغط مع الحجم، فلا تبقى شروط شارل متحققة. [1]
الخلاصة السريعة
نربط قانون الغاز باتزان المكبس؛ في الحالة الخاصة α=1 يصبح V/V0=√(T/T0)، بدل التناسب المباشر. [1][2]
- غاز مثالي مغلق بكمية ثابتة، نسخنه ببطء تحت مكبس رأسي بلا احتكاك. نهمل قصوره وتسرب الغاز وتغير الطور. P وV وT ضغط مطلق وحجم وحرارة بالكلفن؛ PV/T=P0V0/T0. الرمز 0 للبداية. [1]
- A مساحة المكبس، وk ثابت نابض يضغطه صعود المكبس، وهو غير مشوه في البداية. x=(V−V0)/A ارتفاعه؛ القوة المعارضة kx ضمن المجال الخطي. P0 يجمع الضغط المحيط الثابت ووزن المكبس مقسومًا على A؛ الاتزان يعطي P=P0+k(V−V0)/A². [2]
- نعرف z=V/V0 وα=kV0/(A²P0)؛ بالجمع: T/T0=z[1+α(z−1)]. عند α=1: P/P0=z وT/T0=z²، لذا z=√(T/T0). نأخذ الجذر الموجب؛ النسب بلا وحدات. [1][2]
- مثال مفترض: P0=100kPa وV0=1L وT0=300K وA=0.01m² وk=10000N/m؛ إذن α=1. نستخدم 1L=0.001m³ و100kPa=100000Pa. K كلفن، m متر، N نيوتن، وPa باسكال. [1][2]
- عند T=675K: T/T0=2.25، فالحجم V=1.5L والضغط P=150kPa. الارتفاع x=0.05m وقوة النابض 500N؛ ترفع الضغط 50kPa. لو بقي الضغط ثابتًا دون النابض لأصبح الحجم 2.25L؛ المقارنة لكمية الغاز والبداية والحرارة نفسها. [1][2]
- عند k=0 نعود إلى z=T/T0. الجذر قانون الحالة الخاصة α=1، لا لكل نابض. الرسم يقارن 1≤T/T0≤2.25. يبقى الغاز مثاليًا، ولا نستنتج مقدار الحرارة المضافة من درجة النهاية وحدها. [1]
ثبت كمية الغاز وحدود الحركة
غاز مثالي مغلق بكمية ثابتة، نسخنه ببطء تحت مكبس رأسي بلا احتكاك. نهمل قصوره وتسرب الغاز وتغير الطور. P وV وT ضغط مطلق وحجم وحرارة بالكلفن؛ PV/T=P0V0/T0. الرمز 0 للبداية. [1]
وازن الضغط وقوة النابض
A مساحة المكبس، وk ثابت نابض يضغطه صعود المكبس، وهو غير مشوه في البداية. x=(V−V0)/A ارتفاعه؛ القوة المعارضة kx ضمن المجال الخطي. P0 يجمع الضغط المحيط الثابت ووزن المكبس مقسومًا على A؛ الاتزان يعطي P=P0+k(V−V0)/A². [2]
اجمع المعادلتين
نعرف z=V/V0 وα=kV0/(A²P0)؛ بالجمع: T/T0=z[1+α(z−1)]. عند α=1: P/P0=z وT/T0=z²، لذا z=√(T/T0). نأخذ الجذر الموجب؛ النسب بلا وحدات. [1][2]
وحّد وحدات المثال
مثال مفترض: P0=100kPa وV0=1L وT0=300K وA=0.01m² وk=10000N/m؛ إذن α=1. نستخدم 1L=0.001m³ و100kPa=100000Pa. K كلفن، m متر، N نيوتن، وPa باسكال. [1][2]
احسب حالة النهاية وقارن
عند T=675K: T/T0=2.25، فالحجم V=1.5L والضغط P=150kPa. الارتفاع x=0.05m وقوة النابض 500N؛ ترفع الضغط 50kPa. لو بقي الضغط ثابتًا دون النابض لأصبح الحجم 2.25L؛ المقارنة لكمية الغاز والبداية والحرارة نفسها. [1][2]

حدد متى يعود قانون شارل
عند k=0 نعود إلى z=T/T0. الجذر قانون الحالة الخاصة α=1، لا لكل نابض. الرسم يقارن 1≤T/T0≤2.25. يبقى الغاز مثاليًا، ولا نستنتج مقدار الحرارة المضافة من درجة النهاية وحدها. [1]
المراجع
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
