كيفية توّصل العالم “بويل” لقانونه الشهير

1997 قطوف من سير العلماء الجزء الثاني

صبري الدمرداش

KFAS

قانون بويل الشهير الفيزياء

نال بويل شهرته بوضعه قانونه المعروف الذي اكتشفه تجريبياً ثم صاغه فيما بعد في صورة رياضية، وقد توصَّل إليه بالكيفية التالية:

أحضر أنبوباً زجاجياً على شكل حرف u طرفه الأقصر مسدود. وكان الأنبوب طويلاً يبلغ طول الطرف الأطول منه أكثر من أقدام عشر. ولما عجز المساعدون عن إقامة هذا الأنبوب في الغرفة لفرط طوله لجؤوا إلى "بير السلم!" .

صبَّ بويل بعناية قليلاً من الزئبق في الأنبوب فتساوى المستويان في طرفيه، إذن فضغط الغاز في الطرف المفتوح منه مساوٍ للضغط الجوي في طرفه المسدود.

وما دام الزئبق يقف في الأنبوب على متسوىً واحد في كلا الطرفين، فقد وُضِعتْ على طرفي الأنبوب علاماتٍ للقياس مقسَّمة إلى بوصات وأثمان البوصات. بدأ بويل يصب الزئبق برفق في الطرف المفتوح ، فزاد مستوى الزئبق في كلا الطرفين، غير أنه لم يكن متساوياً فيهما. لأن الهواء في الطرف المسدودضُغظ بواسطة الزئبق ومن ثم قاومه.

وعلى ذلك فمستوى الزئبق في الطرف المفتوح كان أعلى من مستواه في الطرف المسدود، ورغم هذا كان هناك توازن.

كان واضحاً أن ضغط الهواء في الداخل يتوقَّف على طول عمود الزئبق مضافاً إليه الضغط الجوي العادي، ومن ثم يمكن استخراج حجم الهواء المضغوط من قراءة التدريج على جدار الأنبوب.

وهنا وجد بويل شيئاً هاماً : عندما كان مستوى الزئبق في الطرفالمفتوح أكثر بمقدار 29 بوصة عن الطرف المسدود كان حجم الغاز بالضبط نصف قيمته الحقيقية .كان بويل يعرف أن للجو ضغطاً وأن الجو نفسه يستطيع حمل عمود من الزئبق طوله 29 بوصة .

أما الـ 29 بوصة الإضافية فضاعفت الضغط على الهواء في الطرف المسدود فأنقص هذا الضغط المضاعف حجم الغاز إلى النصف. قام بويل بعمل مئات القياسات حتى خلص إلى أن عموداً من الزئبق طوله ثمانية أقدام يضغط الهواء إلى ربع حجمه .

إن ما وجده بويل في الحقيقة يمكن التعبير عنه كالتالي : "يتناسب حجم المقدار المعيَّن من الغاز تناسباً عكسياً مع الضغط الواقع عليه" (شكل رقم 211).

وأضاف من أتوا بعده، وخاصة جاك شارل: بشرط ألا تتغير درجة الحرارة. وهو المنطوق الكامل لقانون بويل .