قانون تشارلز

2011 حالات المادة

آلان بي گوب

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

كان الكيميائي والفيزيائي والملاح الجوي الفرنسي (جاك تشارلز) (1746 – 1823) مهتماً أيضاً بدراسة الغازات، وقد تركزت جهوده حول العلاقة بين درجة حرارة وحجم الغاز. صمم (تشارلز) جهازاً مخبرياً يحتجز الغاز بواسطة مكبس متحرك. واستطاع أن يُسخن أو يُبرّد الوعاء ثم يقيس مدى تحرك المكبس عند تغير درجة حرارة الغاز. استطاع تشارلز من خلال تحديد حركة المكبس حساب التغيير الذي يطرأ على حجم الغاز عند درجات حرارة مختلفة. وقد عبر عن هذه العلاقة بالمعادلة التالية:

ونستدل من هذه المعادلة أن الحجم الابتدائي (V1)، مقسوماً على درجة الحرارة الابتدائية (T1)، يزيد الحجم طبقاً لهذه المعادلة مع زيادة درجة الحرارة، وعلى عكس ذلك، ينقص الحجم مع انخفاض درجة الحرارة.

وبما أن القيم تتغير في الاتجاه نفسه، تسمى هذه العلاقة بالعلاقة المباشرة. لقد تجلّت هذه العلاقة بوضوح في تجربة انكماش البالون، ومقارنة البالون قبل وبعد وضعه داخل المجمِّدة «الثلاجة».