تطبيقات قانون جاي لوساك في الحياة
تجربة قانون جاي لوساك
تعتبر
قوانين الغازات
من القوانين المهمة والتي لديها العديد من التجارب والتطبيقات في الحياة اليومية ، ونجد إن تجربة قانون جاي لوساك من التجارب المهمة التي قام بإجرائها العالم جوزيف لويس جاي لوساك على حجم ثابت من الغاز ، وقد لاحظ تأثير التغيير في الضغط على درجة حرارة الغاز .
وقد وجد أن الضغط يتناسب بشكل طردي مع درجة حرارة الغاز ، وذلك عند زيادة ضغط حجم ثابت من الغاز نجد أن درجة حرارة الغاز تزداد أيضاً ، حيث عندما قام برسم النتائج التي توصل إليها في شكل رسومي عن طريق الضغط على المحور y ، ودرجة الحرارة على المحور x ، قد وجد خط مستقيم .
وعند تكرار التجربة ولكن باستخدام أحجام مختلفة من الغاز ، قد وجد ظهور خطوط مستقيمة مرة أخرى ، ولكنها بأحجام مختلفة ومنحدرات مختلفة ، وتوضح هذه التجربة
خصائص الغازات
وتتم هذه التجربة في ظل حالة حجم ثابت . [1]
قانون جاي لوساك للغازات
عند إجراء
بحث عن قانون جاي لوساك
،
والذي يعرف باسم قانون تجميع أحجام الغازات نجد الآتي :
في عام 1808 قام جاي لوساك بإعلان أعظم إنجاز فردي له من ضمن تجاربه الخاصة وتجاربه الأخرى ، حيث استنتج أن الغازات عند درجة حرارة ثابتة ، وضغط ثابت يتحدان بنسب عددية بسيطة حسب الحجم ، كما أن المنتج أو المنتجات التي تنتج تحمل نسب بسيطة ، من حيث الحجم إلى أحجام المواد المتفاعلة ، وقد أصبح ذلك الاستنتاج بعد ذلك معروف باسم قانون جاي لوساك . [2]
وقد يحدث أن تم تجربة قانون جاي لوساك في أيام الصيف الحارة ، ولكن دون أن يعلم بأنه ذلك القانون ، حيث يكون الضغط في الإطارات المنفوخة بشكل جيد ثابت تقريباً ، ولكن عند ازدياد درجة الحرارة في أيام فصل الصيف قد يزيد الضغط وتنفجر أحياناً الإطارات .
يستفيد قانون جاي لوساك من خدمات الدفاع أيضًا والتي هي مثل البنادق ومعدات الرماية الأخرى وهي تعتبر أمثلة مهمة لـ قانون جاي لوساك ، حيث عندما يضرب دبوس المسدس فإنه قد يشعل مسحوق البندقية ، وذلك يعمل على زيادة درجة الحرارة مما يؤدي بدوره إلى زيادة الضغط ، وتطلق الرصاصة من البندقية .
وقد يقوم قانون جاي لوساك بالمساعدة على إطلاق رصاصة ذات ضغط أعلى حتى تتمكن من السفر لفترة أطول بسرعة عالية، ولكن إذا لم يتم تصميم غرفة التحميل بشكل سليم يمكن أن تنفجر البندقية بسبب زيادة الضغط، وقد يمكن فهم سبب وجود تحذير على زجاجات رذاذ الطلاء ومزيلات العرق بعدم وضع الزجاجات الفارغة في النار.
ونجد أنه مع زيادة درجة الحرارة يمكن أن تنفجر الزجاجات وذلك بسبب زيادة الضغط ، ويمكن أن يشتق قانون جاي لوساك من خلال قانون بويل وتشارلز ، حيث يوجد ثلاثة قوانين أساسية مخصصة للغازات ، وهما قانون أفوجادرو وقانون بويل وقانون تشارلز ، وإذا تم تجميع تلك القوانين الثلاثة سوف نحصل على معادلة جديدة . [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 .
وإذا توقف الصمام وتعطل ولم ينقطع تدفق الحرارة فإن الضغط داخل الإناء نجده يبدأ في التصاعد ، وتعود الزيادة في الضغط إلى قانون جاي لوساك ، وذلك يعني أن ضغط كمية ثابتة من الغاز يزداد مع درجة الحرارة عند حجم ثابت ، حيث إن ذلك الضغط المرتفع قد يؤدي إلى تمزق البوتاجاز وقد ينتج عنه وقوع حادث .
علبة الرذاذ
تعتبر البخاخات أو علب الأيروسول هي عبارة عن أجهزة تقوم بنشر رذاذ للجسيمات الصلبة الدقيقة أو قطرات السائل في الهواء ، حيث نجد أنه عند فتح صمام العلبة المعدنية يتم إخراج الغاز لتشكيل ضباب أو رذاذ حيث إن أحد مكونات البخاخات هو مادة دافعة .
إطار العجلة
نجد أنه في أيام الصيف الحارة قد تنفجر إطارات السيارات المنتفخة بسبب الحرارة الزائدة ، حيث إنه يعتبر انفجار الإطارات ناتج عن قانون جاي لوساك ، حيث إنه عند ارتفاع درجة حرارة الهواء يزداد ضغط الغاز في الأنابيب .
سخان الماء
قد يشبه سخان الماء الكهربائي طباخ الضغط حيث يتم تسخين الماء البارد عن طريق خيوط التسخين المتواجدة داخل السخان ، حيث يتم إطلاق الماء الساخن الذي يتولد من خلال فوهة المخرج ، ونجد في السخانات الحديثة أنه يتم تنظيم درجة حرارة الماء . [4]
ما هي قوانين الغازات
وقد يتضح لنا عند عمل
بحث عن قوانين الغازات
إنه إذا تم مضاعفة درجة الحرارة الديناميكية الحرارة لعينة من الغاز ، وذلك استناداً لقانون تشارلز يجب أن يتضاعف الحجم ، ووفقاً لقانون بويل يجب مضاعفة الضغط لخفض الحجم إلى النصف .
نجد إنه إذا كان حجم الغاز سيظل كما هو فإن مضاعفة درجة الحرارة سيتطلب مضاعفة الضغط ، وقد تم وضع ذلك القانون لأول مرة من قبل الفرنسي جوزيف جاي لوساك 1778 وفي عام 1850 وفقاً لـ قانون جاي لوساك ، نجد أن الضغط يتناسب مع درجة الحرارة المطلقة لكمية معينة من الغاز المحتفظ بها عند حجم ثابت . [5]