ما هو قانون جاي-لوساك؟
يصف قانون جاي-لوساك كيفية تغيّر ضغط كمية ثابتة من الغاز داخل وعاء مغلق وصلب مع تغيّر درجة الحرارة. فعندما يبقى الحجم وعدد جزيئات الغاز ثابتين، يتناسب ضغط الغاز طرديًا مع درجة حرارته المطلقة. بعبارة أخرى: إذا سخّنت الغاز ارتفع ضغطه، وإذا بردّته انخفض ضغطه. ولهذا السبب تحذّر عبوات الرذاذ (الأيروسول) من تعريضها للحرارة، ولهذا أيضًا يتغيّر ضغط إطارات السيارة باختلاف الفصول.
الصيغة الرياضية
يُكتب القانون على الصورة $$\frac{\text{P}_1}{\text{T}_1} = \frac{\text{P}_2}{\text{T}_2}$$، حيث تمثّل \(\text{P}_1\) و\(\text{T}_1\) الضغط ودرجة الحرارة الابتدائيين، بينما تمثّل \(\text{P}_2\) و\(\text{T}_2\) القيمتين النهائيتين. ويجب أن تكون درجة الحرارة بالضرورة بوحدة كلفن (\(\text{K} = {}^\circ\text{C} + 273.15\))، لأن استخدام الدرجة المئوية يؤدي إلى نتائج خاطئة؛ فالنسبة لا تصحّ إلا على مقياس مطلق. ولإيجاد قيمة مجهولة، أعد ترتيب المعادلة: $$\text{P}_2 = \frac{\text{P}_1 \cdot \text{T}_2}{\text{T}_1}$$ أو $$\text{T}_2 = \frac{\text{T}_1 \cdot \text{P}_2}{\text{P}_1}$$
كيفية استخدام هذه الحاسبة
اختر أولًا المتغيّر الذي تريد إيجاده، ثم أدخل القيم الثلاث المعروفة الأخرى. يمكن التعبير عن الضغط بأي وحدة متّسقة (kPa أو atm أو psi) شريطة أن يستخدم كلا الضغطين الوحدة نفسها؛ وستظهر النتيجة بالوحدة ذاتها. أما درجات الحرارة فيجب أن تكون بوحدة كلفن. اضغط على زر الحساب لتحصل على القيمة المجهولة فورًا.
مثال محلول
غاز عند ضغط 100 كيلوباسكال ودرجة حرارة 300 كلفن، يُسخّن إلى 400 كلفن عند حجم ثابت. يكون الضغط الجديد: $$\text{P}_2 = \frac{100 \times 400}{300} = \mathbf{133.33 \text{ كيلوباسكال}}$$ ارتفع الضغط لأن درجة الحرارة قد ارتفعت.
الأسئلة الشائعة
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة بوحدة كلفن؟ لأن التناسب لا يصحّ إلا على مقياس مطلق لدرجة الحرارة، حيث تعني الصفر انعدام الحركة الحرارية. أما المقياس المئوي فصفره منزاح، ولذلك تصبح النسب غير صحيحة.
هل يتغيّر الحجم في هذا القانون؟ لا. يفترض قانون جاي-لوساك أن الوعاء صلب، أي أن الحجم وعدد مولات الغاز يبقيان ثابتين. وإذا تغيّر الحجم، فاستخدم قانون الغاز المشترك بدلًا من ذلك.
هل يمكنني استخدام وحدة psi أو atm؟ نعم، تصلح أي وحدة ضغط طالما استخدم كلا الضغطين الوحدة نفسها، وتظهر النتيجة بتلك الوحدة.
