قانون بويل تطبيقاته فِيْ حياتنا وصيغته الرياضية وامثلة عليه

روبرت بويل “فِيْلسوف، مخترع، فِيْزيائي، كيميائي” ولد فِيْ يناير 1627 فِيْ مقاطعة وترفورد، قلعة ليمور، أيرلندا. فِيْ عام 1635 التحق بكلية إيتون فِيْ إنجلترا وتعلم الفرنسية واللاتينية والأيرلندية. بويل هُو أحد الفلاسفة والعلماء الذين يمثلون لنا شعاعًا من الضوء ينيرنا نحن مظلومون. هم الذين يجدون حلولاً للمشاكل التي نواجهها فِيْ حياتنا ويضعون القوانين التي تشرح لنا كَيْفَ تحدث الأشياء ويخلقون الاختراعات والابتكارات التي تساهم فِيْ نهضة المجتمعات وتطورها ؛ كَمْا رأينا فِيْ شرح نيوتن لسقوط الأشياء وحركتها من خلال قوانينه، لدى روبرت بويل قانون غاز سمي باسمه. بويل من خلال موقع الحلم نقدم لكَمْ موضوع “قانون بويل” فلنلق نظرة عليه …..

نص قانون بويل للغازات وتطبيقه فِيْ الطبيعة

هل تساءلنا يومًا كَيْفَ يمكن لأنابيب الأكسجين المضغوطة أن تدوم طول الوقت الذي يتنفس فِيْه المريض غاز الأكسجين الذي يحتاجه جسمه عَنّْدما يكون صغيرًا وكَيْفَ يمكن لطفايات الحريق التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون أن تطلق كل هذه الكَمْية من الغاز لإخماد حريق عَنّْدما يكون كبيرًا جدًا وكَيْفَ ظهرت فكرة ضغط الغاز فِيْ هذا الفضاء ، والعديد من الأسئلة التي ظهرت بعد أن نفكر فِيْها، ولكن إذا بحثنا، فسنجد إجابات لهذه الأسئلة، حيث أن العديد من الأشياء من حولنا مبنية على نظريات و قوانين وضعها الفلاسفة والمخترعون ومن بين القوانين التي تثبت الأسئلة السابقة عَنّْ قانون الغاز الخاص بويل.

نص قانون بويل

ينص قانون بويل على أن “العلاقة بين حجم الغاز داخل الحاوية وضغط الغاز مرتبطة بشكل عكسي عَنّْدما تكون درجة الحرارة ثابتة”، مما يعَنّْي أنه كلما زاد ضغط الغاز داخل الأسطوانة أو الحاوية، قل حجم الغاز والعكس صحيح، فكلما زاد حجم الغاز، انخفض الضغط.

تطبيقات قانون بويل فِيْ الطبيعة

• تشمل تطبيقات قانون بويل فِيْ الطبيعة البالونات تُرى مع الأطفال وفِيْ الأعياد وحفلات الزفاف. يتم نفخها عَنّْ طريق النفخ من خلال الفم، مما يؤدي إلَّى إطلاق ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء فِيْها، مما يؤدي إلَّى تضخم الغاز وضغطه.
• اسطوانات الاوكسجين المستخدمة للتنفس فكرة اسطوانات الاوكسجين المضغوط تبطل قانون بويل حيث يتم ضغط غاز الاكسجين داخل الاسطوانات.
• طفايات الحريق يتم فِيْها ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون مما يحد من اشتعال الحرائق وإطفاءها.
• كرة القدم كَمْا أنها تحتوي على غاز مضغوط بداخلها وكلما زاد حجمها ينخفض ​​الضغط بداخلها وتتحلل الذرات الموجودة بها فتدور وتدور دون أن تتكتل مع بعضها وعَنّْدما نضغط عليها يتناقص حجمها وذراتها مضغوطة من الداخل.

ما هِيْ صيغة مساحة المستطيل ومحيطه وقطره.

الصيغة الرياضية لقانون بويل

نعلم أيضًا من قانون بويل أن حجم كَمْية معينة من الغاز يتناسب عكسًا مع ضغط الغاز عَنّْدما تظل درجة الحرارة ثابتة، وبالتالي فإن الصيغة الرياضية هِيْ كَمْا يلي

• V = 1 / P، PV = ثابت، “PV = K”، P1 x V1 = P2 x V2.
• حيث يمثل الحرف “V” الحجم، فكلما زاد الضغط كلما قل الضغط، ويقاس الحجم بوحدات “لتر، سم مكعب، ديسيلتر …”.
• يمثل “P” الضغط الذي يتناسب عكسياً مع الحجم، وكلما زاد الضغط، انخفض الحجم والعكس صحيح.
• “T” هِيْ درجة الحرارة التي حددها قانون Boyle ويتم قياسها بوحدات “مئوية وفهرنهايت ودرجة مئوية”.
• K ثابت ويمثل درجة الحرارة وعدد المولات و Ar.

المنطقة شبه المنحرفة تعلم كَيْفَِيْة حسابها وقانونها وأنواع شبه المنحرف.

أمثلة على القانون

إذا كانت كَمْية غاز ثاني أكسيد الكربون مضغوطة فِيْ زجاجة حجمها خمسة لترات “5 لترات” وكان ضغط الغاز ثلاثة باسكال “3 باسكال” عَنّْد درجة حرارة ثابتة، فما الضغط إذا كان حجم الزجاجة ثلاثة سم مكعب “3 سم * 3” عَنّْد نفس درجة الحرارة

المحلول

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

مثال آخر إذا كان حجم غاز الأكسجين 4 لترات عَنّْد ضغط 760 مم زئبق وكتلته 2 جرام، فما كثافة الغاز عَنّْد درجة حرارة ثابتة إذا كان ضغطه 8 ضغط جوي

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

المحلول

• P1 x V1 = P2 x V2 = 1 × 4 = 8 ×…. = 0.5 …
• إذن V2 = نصف لتر.
• لذا فإن الكثافة = الكتلة ÷ الحجم = 2 0.5 = 4 جرام لكل لتر.

مثال آخر

إذا كان حجم الغاز المثالي 10 لترات عَنّْد 20 ضغط جوي، فما حجم الغاز إذا كان الضغط 15 ضغط جوي

المحلول

• حجم الغاز الثاني = الضغط الأول × الحجم الأول = الضغط الثاني × الحجم الثاني = 10 × 20 = 15 × … = 13.33 لترًا معادلة قانون تجارب قانون بويل واسطوانتين

ما هُو قانون نيوتن الثاني لحركة الأجسام

بالإضافة إلَّى القانون المسمى باسمه، والذي قدمناه لكَمْ من خلال موضوع “قانون بويل تطبيقه فِيْ حياتنا، صيغته الرياضية وأمثلة”، روبرت بويل لديه أعمال أخرى تُحسب له مثل “مضخة بويل الهُوائية، بويلز” دورق ذاتي الدوران، كتاب المتشككين الكيمياء، التناقضات الهِيْدروليكية، كتاب الإبداع المسيحي، درس أيضًا دم الإنسان والمياه المعدنية وأجرى دراسات حول الكفاءة والحقائق المخفِيْة للرحلة ودرجات الحرارة ووصف مرض الضغط بالإضافة إلَّى العديد من التجارب الكهربائية والمغناطيسية . … إلخ، لذلك تم تكريمه بجائزة باسمه المتميزة فِيْ العلوم التحليلية وميدالية امتياز باسمه علمي فِيْ أيرلندا عام 1899 وتأسست مدرسة باسمه.

أخيرًا أعزائي القراء، إذا انتهِيْت من القراءة يمكنك الإجابة على السؤال التالي من خلال التعليقات ما هُو اسم العالم الثاني الذي قدم قانون الغاز …… استمتع بوقتك …