قانون جاي لوساك للغازات
ينصّ قانون جاي لوساك للغازات على أنّه عندما تزداد درجة حرارة عينة من الغاز في عبوة صلبة فإنّه سيزداد ضغط الغاز، فالزيادة في الحرارة ستزيد الطاقة الحركية لجزيئات الغاز، ممّا يجعلها تتصادم في جدران هذه العبوة بقوّة كبيرة، وهذا ما يُفسر زيادة الضغط، واكتشف هذا الأمر الكيميائي الفرنسي جوزيف جاي لوساك عند دراسة العلاقة بين ضغط الغاز ودرجة حرارته المطلقة، كما أنّ ضغط كتلة الغاز يختلف مع اختلاف درجة الحرارة المطلقة، ويُشبه هذا القانون قانون تشارلز لكن الفرق في نوع العبوة، ففي قانون تشارلز كانت التجربة على عبوة مرنة في حين أنّه في قانون جاي لوساك العبوة جامدة، ومن ناحية أخرى عندما تقل درجة حرارة الغاز ثم يُبرّد فإن ضغطه سينخفض حتى يتكاثف الغاز ويتحوّل إلى سائل، أي أنّ الضغط للغاز له علاقة طرديّة مع درجة الحرارة يرتفعان معًا وينخفضان معًا.
معادلة قانون جاي لوساك للغازات
في ما يلي 3 صيغ لمعادلات تُعبّر عن قانون جاي لوساك للغازات، مع التوضيح أنّ P= الضغط، وT هي درجة الحرارة المُطلقة:
- P ∝ T: وهذه الصيغة تُعبّر عن العلاقة الطرديّة بينهما.
- (P1 /T1) = (P2 /T2): وهذه المعادلة لإيجاد إحدى العناصر المفقودة في حين توفّر 3 قيم من المعادلة ذاتها، سنذكر أمثلة عليها فيما بعد.
- P1 *T2 = P2 *T1: تُستخدم هذه المعادلة أيضًا لحل المسائل المتعلقة بقانون جاي لوساك.
ملاحظة: يجب تحويل درجة الحرارة من الفهرنهايت والمئوية إلى الكلفن عند حل المسائل حسب قانون جاي لوساك.
أمثلة حسابية على قانون جاي لوساك للغازات
في ما يلي مثال على قانون جاي لوساك:
تحتوي أسطوانة سعتها 20 لتر على غاز بضغط جوي يساوي 6 atm عند درجة حرارة 27 مئوية، فكم سيكون ضغط الغاز عند درجة حرارة 77 مئوية؟
- أولًا يجب تحويل الحرارة إلى كلفن عبر معادلة K= C 273، للحصول على القيمة بدلًا من 27= 300 كلفن، وبدلًا من 77=350 كلفن.
- تعويض القيم في المعادلة لإيجاد العنصر المفقود.
- Pi/Ti = Pf/Tf، حيث إنّ Pi وTi هما الضغط الأولي ودرجات الحرارة المطلقة الأولية، Pf وTf هما الضغط النهائي ودرجة الحرارة المطلقة النهائية.
- Pf= (6 atm) (350K) /(300 K).
- Pf =7atm، أي أن الضغط سيزداد إلى 7 atm بعد تسخين الغاز من 27 مئوية إلى 77 مئوية.
تطبيقات عملية على قانون جاي لوساك للغازات
في ما يلي أهم التطبيقات العملية على قانون جاي لوساك:
- عبوات البخاخ المضغوطة، مثل: بخاخ الطلاء، ومزيل العرق، فهذه العبوات تحتوي على غازات إذا تعرّضت لضغط كبير فمن الممكن أن تنفجر، ولهذا توجد عبارات تحذيريّة على العبوة تنص على ضرورة الاحتفاظ بها بعيدًا عن الحرارة، وتخزينها في مكان بارد.
- قدر الضغط المستخدم في الطهي، فعند تسخين القدر بعد إغلاقه يزداد ضغط البخار داخل القدر، ممّا يزيد من درجة الحرارة والضغط داخله، وهذا ما يجعل الطعام ينضج فيه بسرعة أكبر من القدر العادي.
