قانون بويل للغازات

حالات المادة

يُطلق مفهوم المادة في العلوم على أي شيء يوجد في الكون يمتلك كتلة ويشغل حيزًا ويُمكن تحويله إلى طاقة، وتتكوّن المواد بشكلٍ عامٍ من جسيمات يصغيرة جدًا ومنفصلة، قد تكون على شكل ذرات أو أيونات أو جزيئات، كما تعتمد طبيعة المادة على نوع وترتيب ذراتها في الجزيء، وقد تُوجد المواد في حالاتها المختلفة وهي الصلبة والسائلة والغازية والبلازما؛ حيث إنّ الذرات والجزيئات والأيونات التي تتكون منها المواد تكون في حالة حركة مستمرة، وتتراوح هذه الحركة ما بين الاهتزاز الثابت في نفس الموقع إلى الحركة السريعة جدًا وبشكلٍ حرٍ أو عشوائي، ونظرًا لأهمية دراسة حالات المادة المختلفة وخصائصها وُضعت العديد من النظريات والقوانين الخاصة بها ومنها قانون بويل للغازات. ^[١]

الغاز المثالي

يعرف الغاز المثالي بأنّه غاز يُمكن استخدامه لإنتاج بعض الافتراضات المبسطة التي تسهم في تسهيل الفهم والحسابات، ففي الغاز المثالي تُعامل الجزيئات على أنّها جسيمات نُقطية تتفاعل مع بعضها البعض على شكل تصادمات مرنة مثالية، كما يُمكن الافتراض أيضًا بأنّ هذه الجزيئات متباعدة، وبالتالي يُمكن تجاهل القوى بين الجزيئية، وعامةً تتصرّف معظم الغازات بشكلٍ مثاليٍ عند درجات الحرارة والضغط المعيارية، كما تكون الغازات مثالية بشكلٍ أكبرٍ عند درجات الحرارة العالية والضغط المنخفض، ويعد قانون الغاز المثالي أحد أهم القوانين الأساسية في علم الديناميكا الحرارية؛ حيث إنّه يُمكن العلماء من توقّع سلوك أو تصرف الغازات التي تخضع أو تُلاقي بعض المعايير المعينة، وفي حالة افتراض مثالية الغاز يجب البحث في العلاقات التي تربط ما بين الضغط والحجم والحرارة ومنها قانون بويل للغازات وقانون تشارلز للغازات بالإضافة إلى قانون غايلوساك وقانون أفوجادرو أيضًا وغيرها من القوانين الفيزيائية الخاصة بالغازات التي تُمثَل على شكل علاقات أو معادلات رياضية والتي تقود بدورها إلى قانون الغاز المثالي في النهاية.^[٢]

قانون بويل للغازات

قانون بويل للغازات والذي يُسمّى أيضًا بقانون ماريوت، وهو علاقة فيزيائية تهتم بانضغاط الغاز وتمدده في حالة ثبوت درجة الحرارة، وقد وُضعت العلاقة التجريبية لهذا القانون من قِبل العالم الفيزيائي روبرت بويل في عام 1662؛ حيث نصّت هذه العلاقة على أن:

"الضغط الخاص بكمية معينة من الغاز تتناسب تناسبًا عكسيًا مع الحجم في حالة ثبوت درجة الحرارة"

وتُمثل هذه العلاقة رياضيًا على شكل:

pv=k

حيث إنّ الرمز k في هذه العلاقة هو قيمة ثابتة، ويعبر الرمز v عن الحجم بينما يعبر الرمز p عن الضغط.

وقد اكتُشفت هذه العلاقة مرة أخرى من قِبل الفيزيائي الفرنسي إديم ماريوت في عام 1676م، كما يُمكن اشتقاق هذا القانون من النظرية الحركية للغازات بافتراض مبدأ الغاز المثالي، وتُطيع الغازات الحقيقة قانون بويل عند كميات الضغط المنخفضة على الرّغم من أنّ حاصل الضرب بين الضغط والحجم ينخفض بشكلٍ قليلٍ عند درجات الضغط الأكثر ارتفاعًا؛ حيث يبدأ الغاز بالابتعاد عن السلوك المثالي.^[٣]

المراجع

1. ↑ "States of Matter", www.encyclopedia.com, Retrieved 19-4-2020. Edited.
2. ↑ "Ideal Gas Law: Definition, Formula & Examples", sciencing.com, Retrieved 19-4-2020. Edited.
3. ↑ "Boyle's law", www.britannica.com, Retrieved 19-4-2020. Edited.