نص قانون جاي لوساك
يُعطي قانون جاي لوساك العلاقة بين درجة الحرارة وضغط الغاز، وينص على أنه كلما زادت درجة حرارة الغاز داخل حاوية حجمها ثابت، سيزداد الضغط داخل الحاوية أيضًا، بينما يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى انخفاض الضغط، حيث تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زياد الطاقة الحركية للجزيئات، مما يؤدي إلى زيادة الضغط، وصاغ القانون العالم جاي-لوساك القانون بين عامي 1800 و1802 أثناء بناء مقياس حرارة الهواء، حيث استخدمه لإيجاد ضغط الغاز في حاوية ساخنة، ودرجة الحرارة المطلوبة لتغيير ضغط الغاز في الحاوية.[١]
صيغة قانون جاي لوساك
يمكن كتابة التعبير الرياضي لقانون جاي لوساك على النحو الآتي:[٢]
P ∝ T
P / T = k
حيث إن:
P: ضغط الغاز.
T: درجة الحرارة المطلقة للغاز.
k: ثابت.
فلنفترض أن لدينا حاوية تحتوي على غاز، تكون العلاقة بين ضغط الغاز بداخلها ودرجة الحرارة، كالآتي:
P1 / T1 = k
وبعد تغير درجة حرارتها (تسخينها أو تبريدها)، أصبحت العلاقة بين ضغط الغاز بداخلها ودرجة الحرارة، كالآتي:
P2 / T2 = k
حيث إن:
P1: الضغط الأولي للغاز.
T1: درجة الحرارة الأولية للغاز.
P2: الضغط النهائي للغاز.
T2: درجة الحرارة النهائية للغاز.
وبالاستناد إلى ما سبقـ يمكن التعبير عن العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة لغاز تعرض لظروف تُغير درجة الحرارة مع بقاء حجمه ثابتًا، كالآتي:
P1 / T1 = P2 / T2 = k
أو
(P1 / T1) = (P2 / T2)
أو
P1T2 = P2T1
مثال على قانون جاي لوساك
تحتوي أسطوانة حجمها 20 لتراً على غاز ضغطة 6 ضغط جوي (atm) عند 27 درجة مئوية، كم ستصبح قيمة ضغط الغاز إذا تم تسخينه إلى 77 درجة مئوية؟[٣]
بحسب قانون جاي لوساك يبقى حجم الأسطوانة ثابتًا عند ازدياد درجة حرارة الغاز، ويزداد ضغط، ولحساب الضغط النهائي للغاز، نكتب صيغة القانون كالآتي:
(P1 / T1) = (P2 / T2)
حيث إن:
P1 وT1: الضغط الأولي ودرجة الحرارة المطلقة الأولية (قبل التسخين).
P2 وT2: الضغط النهائي ودرجة الحرارة المطلقة النهائية (بعد التسخين).
ولأن درجات الحرارة يجب أن تكون بالكلفن، يجب تحويلها كالآتي:
T1 = 27 C = 27 + 273 K = 300
T2 = 77 C = 77 + 273 K = 350
وبذلك يصبح لدينا:
P1 = 6 atm.
T1 = 300 K.
T2 = 350 K.
ولإيجاد P2، نعيد ترتيب قانون جاي لوساك كالآتي:
P2 = P1T2 / T1
وبالتعويض بالقيم:
P2 = ((6 atm) (350K)) / (300 K)
P2 = 7 atm.
وعليه، فإن الضغط الجوي سيرتفع إلى 7 ضغط جوي بعد تسخين الغاز من 27 درجة مئوية إلى 77 درجة مئوية.
المراجع
- ↑ "14.5: Gay-Lussac's Law", chem libretexts, Retrieved 29/8/2022. Edited.
- ↑ "Gay-Lussac’s Law", byjus, Retrieved 29/8/2022. Edited.
- ↑ "Gay-Lussac's Gas Law Examples", thoughtco, Retrieved 29/8/2022. Edited.
