قانون جاي لوساك يربط الضغط بالحرارة بالكلفن عند ثبوت حجم الغاز وكميته؛ نحسب مجهولًا ونفحص النسبة. [1]
الشروط قبل عزل المجهول
لغاز مثالي ثابت الكمية والحجم: P₁/T₁=P₂/T₂، والحرارة بالكلفن. لا تمتد العلاقة إلى شروط تغير الحجم أو الكمية أو تكثف الغاز. [1]
الضغط هنا مطلق. لشرح قراءات الأجهزة، راجع دليل قانون شارل على الموقع. [2]
مثال: ما درجة الحرارة النهائية؟
في تمريننا: P₁=180kPa، و T₁=280K، و P₂=270kPa. المطلوب T₂، وعزلها يعطي T₂=T₁×P₂/P₁. [1]
التعويض بأرقامنا: T₂=280×270/180=420K. الفحص: 270/180=1.5 و 420/280=1.5؛ العامل نفسه في طرفي المقارنة.
لو كتبنا 280×180/270 لحصلنا على نحو 186.67K، لكن نسبة هذا الناتج إلى البداية 2/3، بينما نسبة الضغط 3/2. هذه المراجعة تكشف قلب الكسر دون الحاجة إلى حفظ ترتيب الأعداد.
الناتج 420K، وليس 420°C. والفحص 180/280=270/420=9/14kPa/K.
هل تتفق ثلاث حالات مع النسبة الثابتة؟
هذه حالات تدريبية مستقلة؛ ضغوط مطلقة وحرارات بالكلفن:
| الحالة | T بالكلفن | P بالكيلوباسكال | P/T بالكيلوباسكال لكل كلفن |
|---|---|---|---|
| أ | 280 | 180 | 9/14≈0.642857 |
| ب | 350 | 225 | 9/14≈0.642857 |
| ج | 420 | 294 | 0.7 |
نسبة أ تساوي نسبة ب تمامًا، أما ج فتختلف. إذا احتفظنا بنسبة أول حالتين، فعند 420K نتوقع (9/14)×420=270kPa، لا 294kPa. الفرق في هذا التمرين 24kPa.
اختلاف النسبة يدعو لمراجعة ثبات الكمية والحجم، والبيانات وملاءمة النموذج؛ لا يحدد الجدول سببًا بعينه.
لماذا لا نقسم على السلسيوس؟
نقارن الحرارة المطلقة بالكلفن؛ لا نطبق النسبة على قراءتين بالسلسيوس. [1]
فرق حرارتين وحده لا يكفي لحساب نسبة. إذا قيل إن الحرارة زادت 140K دون تحديد البداية، فلدينا احتمالات مثل 280→420 بنسبة 1.5 أو 140→280 بنسبة 2. مقدار الزيادة نفسه لم يحدد عامل الضغط.
قراءة الرسم ومراجعة النتيجة
في الرسم الرئيسي نتحرك من مستوى الضغط 270kPa إلى الخط ثم نهبط إلى محور الحرارة، فنقرأ 420K. وفي الشكل الداخلي نقارن نسب الجدول؛ الشريط الثالث أطول لأنه يمثل 0.7 بدل 9/14.
راجع الشروط والوحدات، ثم عزل المجهول والنسبة؛ النموذج المثالي محدود بشروطه. [1]
المصادر ومتابعة القراءة
- OpenStax Chemistry2e: تناسب ضغط الغاز مع درجة حرارته المطلقة عند ثبوت الحجم والكمية (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
- OpenStax University Physics: الضغط المطلق والضغط المقاس (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.