قانون بويل في الفيزياء

العالم بويل

هو العالم وليام بويل، ولد في أيرلندا عام 1627م، وبرع في عدّة مجالات كالفسلفة، والكيمياء، والفيزياء، وسجّل العديد من الاختراعات، ويعد من أبرز الذين عملوا في مجال دراسة الغازات وخصائصها، وهو أحد مؤسسي علم الكيمياء الحديث، وأهم روّاد الطريقة العلمية التجريبيّة الحديثة، وقد ابتكر مضخّة هوائيّة، ودرس العلاقة العكسيّة بين ضغط الغازات المختلفة وحجمها عند ثبات درجة الحرارة في نظام معزول. ووضع أيضاً قانوناً يحمل اسمه، ويعد قانون بويل أهم الأعمال التي قام بها، بالإضافة إلى تعريف للعنصر بأنّه مادّة نقية ولا يمكن تبسيطه إلى عناصر أصغر.^[١]

الحالة الغازيّة للمادّة

تكون المواد في حالتها الغازيّة كعنصر منفرد، مثل: الكلور، والهيليوم، والفلور، والأكسجين، والنيتروجين، وبعض أنواع الهالوجينات، وقد يكون الغاز مركّباً مكونٌ من عنصرين أو أكثر، مثل: ثاني أكسيد الكربون، وأكسيد النيتروجين، وبعض أنواع المركّبات الهيدروكربونيّة.^[٢]

تتميّز جزيئات العناصر والمركبّات في الحالة الغازيّة بحركتها العشوائيّة الدائمة، وتصادم جزيئاتها معاً، وكثافتها القليلة نسبياً، وطاقتها الحركيّة الكبيرة، وامتلاكها عاملاً كبيراً للضغط، ويُصنّف الغاز إلى نوعين، وهما: الغاز الحقيقي، والغاز المثالي، وقد اهتم العالم بويل بدراسة حركة الغازات والعلاقة بين خصائصها الفيزيائية المختلفة، كالحجم، ودرجة الحرارة، والضغط.^[٣]

قانون بويل للغازات في الفيزياء

يعدّ قانون بويل أحد أهم القوانين الخاصّة بالغازات، والتي اشتُق الغاز المثالي وقانونه باستخدامها، والغاز المثالي: هو غاز افتراضي غير حقيقي وغير موجود في الطبيعة، وضعه العلماء للتمكّن من دراسة الغازات وتسهيل حل المعادلات الرياضيّة الخاصّة بها؛ لأنّ الغاز المثالي غير قابل للانضغاط، والسريان مما يؤدّي إلى ثبات قيمه.^[٤][٥]

قام العالم بويل بتثبيت درجة حرارة الغاز، ثمّ قاس تغيّر حجم ذلك الغاز عند تغيير قيمة ضغطه، واكتشف أنّ العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه هي علاقة عكسية، أي يزيد الحجم كلّما قلّت قيمة الضغط المؤثّرة والعكس صحيح. ويزداد الحجم عند تقليل الضغط بنفس النسبة، وصاغ العلاقة كالآتي: V=1/P، أي عند درجة الحرارة الثابتة، عندما تتغيّر قيمة الضغط لكميّة محددة من الغاز يتناسب الحجم عكسياً مع تغيّر ذلك الضغط. ويمكن تمثيل العلاقة الرياضيّة كالآتي: PV=K. حيث إنّ:^[٥]

• P: هي قيمة ضغط الغاز، وتُقاس بعدّة وحدات منها ملليمتر زئبق، أو بار، أو باسكال.
• V: هي مقدار حجم الغاز وتُقاس بعدّة وحدات منها لتر، أو سنتيمتر مكعب، أو ديسيلتر.
• k: ثابت بويل.

كما أجرى العالم بويل دراسات وتجارب أخرى على علاقة حجم الهواء والكثافة، واستنتج أنّ هناك علاقة عكسيّة؛ فكلّما ازداد حجم الهواء قلّت كثافته، والعكس صحيح.^[٥]

المراجع

1. ↑ “Robert Boyle Biography”, www.thefamouspeople.com, Retrieved 26-6-2018. Edited.
2. ↑ “The Gaseous State”, www.emedicalprep.com, Retrieved 26-6-2018. Edited.
3. ↑ Mary Bagley (7-1-2016), “Properties of Matter: Gases”، www.livescience.com, Retrieved 26-6-2018. Edited.
4. ↑ “Perfect gas”, www.britannica.com, Retrieved 26-6-2018. Edited.
5. ^ ^{أ ب ت} “Boyle’s law”, www.britannica.com, Retrieved 26-6-2018. Edited.