العالم جاك شارل

العالم جاك شارل هو أحد العلماء الأوروبيين، عاش في الفترة ما بين 1746م و1823م، وشغل العديد من المناصب؛ ومنها: عضويته في أكاديميّة العلوم الفرنسية عام 1795م. اهتم العالم الشارل بالغازات اهتماماً كبيراً وخاصّاً، وكان أول من استخدم غاز الهيدروجين لتعبئة المناطيد التي سميت باسمه في عام 1783م، ولاحظ تأثر الغازات بالضغط والحرارة، فتمكّن من التوصل إلى القانون الذي يربط الغازات مع عوامل الضغط والحرارة في عام 1787م، والذي عرف لاحقاً باسم قانون شارل للغازات.

قانون تشارلز للغازات

يعتبر قانون تشارلز للغازات أحد أهم قوانين الفيزياء الخاصّة بالغازات، ويختص بالغاز المثاليّ تحديداً، وينص على: (عند الضغط الثابت، فإنّ حجم كتلة محددة من غاز مثاليّ يزداد أو ينقص بنفس المقدار في حالة زيادة أو نقصان درجة حرارته)، أي أنّ حجم كميّة محددة من الغاز تحت ضغط ثابت يتغيّر بشكلٍ طردي مع درجة الحرارة، والعلاقة التالية توضّح القانون رياضيّاً:

(V=constant×T) أو (ثابت=حجم الغاز/ درجة الحرارة المطلقة (كلفن)).

قانون تشارلز ودرجة الحرارة المطلقة

بعد ظهور قانون شارل الخاص بالغازات، انتشر استخدامه بين العلماء بشكلٍ كبير، وتمكّن العالم كلفن في عام 1848م من اقتراح مقياسٍ لدرجة الحرارة المطلقة، ويتميّز هذا المقياس بأنّ درجة الصفر المطلقة تعادل 273 درجة مئويّة، وحسب ذلك فإنه يجب الأخذ بعين الاعتبار أنّه عند التعامل مع القانون الخاص بالغازات السابق، فيجب تحويل الدرجة المئوية إلى درجة مطلقة، وذلك عن طريق جمع قيمة درجة الحرارة إلى العدد 273، وسميت وحدة قياس درجة الحرارة المطلقة بالكلفن نسبةً إلى العالم كلفن الذي اكتشفها.

الخصائص العامة للغازات

حركة الغازات: طريقة حركة الغازات عشوائيّة، وتصطدم ببعضها البعض خلال حركتها، مما يؤدّي إلى حدوث تبادل الطاقة فيما بينها.
شكل الغازات: توجد فراغات كثيرة ومسافات بين جزئيات الغازات.
الطاقة: الطاقة الحركيّة الخاصّة بالغازات كبيرة جداً، وكثافتها قليلة، وتتناسب الطاقة بشكلٍ طردي مع درجة الحرارة، فكلّما ارتفعت درجة الحرارة تزداد طاقة الغاز الحركيّة، وتتناسب عسكياً مع الكثافة؛ حيث تقل عند ارتفاع درجة الحرارة.
عامل الانضغاط: تتميّز الغازات بعامل الانضغاط الكبير الخاص بها بالمقارنة مع المواد السائلة والصلبة، ومن التطبيقات الخاصّة بهذه الميزة: استخدام إطارات العربات التي تنتفخ بضغط الهواء من داخلها، حيث يتكون الخليط من الغازات.
التميع: تتميّز الغازات بصفة التميّع، وذلك عند ارتفاع ضغطها إلى معدلات عالية جداً، وتختلف باختلاف نوع العنصر أو المركّب الغازي.