قوانين بويل للغازات ومحركات الضغط الجوي

2014 الثورة العلمية

براون بير

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

قوانين بويل للغازات محركات الضغط الجوي الفيزياء

لم تُبذل جهود جادة نحو تسخير القدرة البخارية حتى القرن السابع عشر .

في عام 1660 ، وضع الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي البارز روبرت بويل ( 1627 – 1691 ) سلسلة من القوانين لوصف سلوك الغازات .

شملت قوانين الغازات هذه ملاحظة  هامة وهي  أنه إذا تم تسخين الغاز في حاوية مغلقة ، تزداد قوة الضغط فيه . وقد استخدم هذا المبدأ في كل المحركات التي صُنعت منذ ذلك الحين .

 

قانون بويل

عند درجة حرارة ثابتة ، يتناسب الضغط المطلق مع حجم الغاز عكسياً .

 

محركات الضغط الجوي

المحركات البخارية الأولى لم تستخدم ضغط البخار لتوفير الطاقة . بدلاً من ذلك ، كانت تستخدم ضغط الهواء ، لهذا السبب يطلق عليها على وجه الدقة اسم محركات الضغط الجوي .

لقد ابتكر محرك الضغط الجوي الأول دينيس بابان ( 1647 – 1712 ) ، وهو فيزيائي فرنسي يعمل في انكلترا .

وهذا المحرك كان عبارة عن أسطوانة مفتوحة النهايات مع مكبس مُثبَت بإحكام وتحتوي على الماء داخل قاعدتها .

تقوم النار بتسخين قاعدة الأسطوانة ، مما يجعل الماء يغلي ويتحول إلى بخار . ضغط البخار يرفع المكبس ، الذي يظل مرفوعاً إلى أن تبرد الأسطوانة ، يتكثف البخار من جديد ويعود إلى ماء سائل ، مما يحدث فراغاً جزئياً في الاسطوانة  .

ومن ثم يقوم الضغط الجوي الذي يضغط على الطرف العلوي للمكبس بدفعه إلى الأسفل مرة أخرى . الحبل المتصل بالمكبس الذي يتحرك على بكرة يمكن أن يستخدم لرفع حمولة أو لتشغيل مضخة.

 

هناك نظام مماثل حاز على براءة  اختراعه في عام 1698 – مهندس تعدين إنجليزي يدعى توماس سيفري ( قرابة 1650 – 1715 ) ، الذي حوَّل محرك الضغط الجوي إلى مضخة عملية للبخار  لم يكن لهذا المحرك  مكبس أو أي أجزاء متحركة أخرى ، وإنما مجرد صمامات تعمل يدوياً لتوفير عملية  مستمرة .

يعبر البخار المتصاعد  من المرجل ( الغلاية ) الى غرفة التشغيل التي تم رشها بالماء البارد لتكثيف البخار.

الفراغ الجزئي الذي ينجم نتيجة  لذلك برفع المياه من خلال صمام وحيد  الاتجاه إلى داخل الغرفة .

ومن ثم يُسمح للبخار بالدخول مرة أخرى ن مما يجبر الماء على الخروج صاعداً عبر صمام آخر وحيد الاتجاه أيضا .

 

الضغط

القوة التي تعمل على جسيم لكل وحدة المسافة، وتقاس بوحدات مثل وحدات الضغط الجوي ، أو وحدات البار ، أو وحدات باسكال.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]