قانون بويل تطبيقاته في حياتنا وصيغته الرياضية وامثلة عليه

روبرت بويل هو “فيلسوف، مخترع، فيزيائي، كيميائي” ولد في يناير عام 1627م في مقاطعة وترفورد بقلعة لايمور في إيرلندا، التحق بكلية إيتون بإنجلترا عام 1635م وتعلم اللغة الفرنسية واللاتينية والايرلندية، ويعد بويل هو أحد الفلاسفة والعلماء الذين يمثلوا لنا شاع النور الذي ينير ظلمتنا فهم الذين يقومون بإيجاد حلول للمشكلات التي تواجهنا في حياتنا ويضعون قوانين تفسر لنا كيف تحدث الأشياء ويقوموا باختراعات وابتكارات تساهم في نهضة المجتمعات وتنميتها؛ وذلك كما رأينا في تفسير نيوتن لسقوط الأشياء وحركتها من خلال قوانينه فإن لروبرت بويل قانون في الغازات سمي باسمه تكريما له و يعد قانونه إحدى قوانين الغازات الهامة والذي عرفنا من خلاله أن العلاقة بين الحجم والضغط علاقة عكسية كلما زاد أحدهما قل الأخر، ولتعرف على نظرية قانون بويل نقدم لكم عبر موقع احلم موضوع “قانون بويل”  فهيا بنا نطلع عليه…..

نص قانون بويل للغازات وتطبيقاته في الطبيعة:

هل سألنا أنفسنا يوما كيف لأنابيب الأكسجين المضغوطة أن تظل مدة يتنفس منها المريض غاز الأكسجين الذي يحتاجه جسمه وهى صغيرة الحجم؟ وكيف لطفايات الاحتراق التي تحتوي على غاز ثاني أكسيد الكربون أن تخرج كل هذه الكمية من الغاز لإطفاء الحريق وهي بهذا الحجم؟ ، وكيف أتت فكرة ضغط الغاز في هذا الحيز؟، والكثير من التساؤلات التي تنتج بعد تفكيرنا في الأمر، ولكن عندما نبحث سوف نجد الإجابة على هذه الأسئلة أن الكثير من الأشياء حولنا مبنية على اساس نظريات وقوانين وضعها الفلاسفة والمخترعين، ومن القوانين التي تبرهن التساؤلات السابقة نص قانون بويل للغازات.

نص قانون بويل:

ينص قانون بويل على أن “العلاقة بين حجم الغاز الذي يتواجد بداخل وعاء وضغط الغاز علاقة عكسية عند ثبوت درجة الحرارة”، أي أنه كلما زاد ضغط الغاز بداخل الأسطوانة أو الوعاء يقل حجم الغاز والعكس صحيح كلما زاد الحجم للغاز قل الضغط.

تطبيقات على قانون بويل في الطبيعة:

• من تطبيقات قانون بويل في الطبيعة البالونات: التي نشاهدها مع الأطفال وفي الاحتفالات بالأعياد والأفراح، فهي تملا عن طريق نفخها بالفم الذي يخرج غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء إليها فتنتفخ وينضغط بداخلها الغاز وكلما ضغطنا عليها يقل حجمها إلى ان تنفجر .
• أسطوانات الأكسجين التي تستخدم في التنفس: أيضا تخدع فكرة اسطوانات الأكسجين المضغوط لقانون بويل حيث يتم ضغط غاز الأكسجين بداخل الأسطوانات.
• طفايات الحريق: التي يتم بداخلها ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون فيقلل من اشتعال النيران وإخمادها.
• كرة القدم: أيضا تحتوي بداخلها على غاز مضغوط وكلما زاد حجمها يقل الضغط بداخلها وتصبح الذرات حرة بداخلها فتدور وتلتف حول بعضها بدون ازدحام وعندما نضغط عليها يقل حجمها  فتنضغط بداخلها الذرات.

ما هو قانون مساحة المستطيل ومحيطه وأقطاره.

الصيغة الرياضية لقانون بويل:

كما عرفنا من قانون بويل أن حجم كمية محددة من الغاز تتناسب عكسيا مع ضغط الغاز عند ثبوت درجة الحرارة فتكون الصيغة الرياضية كالآتي:

•  V=1/P ،  PV= constant ، ” PV = K “،  P1 x V1 = P2 x V2.
• حيث أن ” “V تمثل الحجم الذي كلما زاد يقل الضغط ويقل كلما زاد الضغط عليه، ويقاس الحجم بوحدات “التر، السنتيمتر المكعب، ديسيلتر…”.
• P”” تمثل الضغط الذي يتناسب عكسيا مع الحجم وكلما زاد الضغط يقل الحجم والعكس، ويقاس بوحدات “بار، باسكال، نيوتن على المتر تربيع، البار في عشرة أس سالب خمسة”.
• أما ” T” فهي درجة الحرارة التي قام بتثبيتها بويل في قانون وتقاس بوحدات “السليزيز، الفهرنهيت، المئوية”.
• K ثابت ويمثل درجة الحرارة وعدد المولات والأر.

مساحة شبه المنحرف تعرف علي كيفية حسابها والقانون الخاص بها وأنواع شبة المنحرف.

أمثلة على القانون:

إذا تم ضغط كمية من غاز ثاني اكسيد الكربون في إسطوانة حجمها خمسه لتر “5لتر” وكان الضغط للغاز بها ثلاثة باسكال”3 باسكال” عند ثبوت درجة الحرارة ، فكم يكون الضغط  إذا كان حجم الإسطوانة ثلاثة سنتيمتر مكعب “3سم *3” عند نفس درجة الحرارة؟

الحل:

• باسكال P1  x  V1 = P2  x  V2 = 3 × 5 = 3 ×….= P2= 3 × 5 ÷ 3 =5  .

مثال آخر: إذا كان حجم غاز الأكسجين “4 لتر” تحت ضغط ” “760 mmHg وكتلته “2 جرام” فما هي كثافة الغاز عند ثبوت درجة الحرارة إذا كان ضغطه “8 atm” ؟..

• ملحوظة الكثافة = الكتلة ÷ الحجم ،….. atm = 1÷ 760 mmHg = 1 atm.

الحل:

• P1  x  V1 = P2  x  V2 = 1×4 = 8 × ….= 0.5  …
• إذا V2= نصف لتر.
• إذا الكثافة = الكتلة ÷ الحجم = 2÷ 0.5= 4 جرام على التر.

مثال أخر:

إذا كان حجم غاز مثالي 10 لتر تحت ضغط 20 atm فما هو حجم الغاز إذا كان ضغطه 15 atm؟

الحل:

• حجم الغاز الثاني = الضغط الأول × الحجم الأول= الضغط الثاني × الحجم الثاني= 10×20= 15×….= 13,33لتر

  

  

  

ما هو قانون نيوتن الثاني في حركة الأجسام.

وبالإضافة إلى القانون الذي سمي على اسمه والذي قدمناه لكم من خلال موضوع ” قانون بويل تطبيقاته في حياتنا وصيغته الرياضية وامثلة عليه” فإن لروبرت بويل اعمال أخرى مثل “مضخة بويل الهوائية، قارورة بويل ذاتية التدفق، كتاب الكيميائي المتشكك، تناقضات هيدروليكية، كتاب الإبداع المسيحي، كما قام بدراسة الدم البشري والمياه المعدنية، وقام بدراسات حول الكفاءة والحقائق الخفية للطيران ودرجات الحرارة، وبوصف مرض الضغط، كما قام بالعديد من التجارب الكهربائية والمغناطيسية…ألخ”، لذا كرم بتخصيص جائزة باسمه للمتميزين في العلوم التحليلية ، كما تم تخصيص ميدالية باسمه للتفوق العلمي بإيرلندا عام 1899م ، كما تم إنشاء مدرسة باسمه.

وأخيرا أعزاءنا القراء إذا أتممتم القراءة يمكنكم الإجابة على السؤال التالي عبر التعليقات ما هو اسم العالم الثاني الذي وضع قانون في الغازات؟……..دمتم بخير….