تعد قوانين الفيزياء أحد أهم الأدوات لفهم سلوك المواد المختلفة تحت ظروف مختلفة. ومن هذه القوانين الهامة "قانون شارل" و"قانون بويل"، وهما يشكلان أساساً مهماً لفهم خصائص الغازات. سنستعرض هنا تفاصيل كل منهما وكيف يمكن تطبيقهما عملياً.

قانون شارل (شارليز)

يكشف قانون شارل العلاقة بين درجة حرارة الغاز وحجمه عندما يتم تثبيت ضغطه. اكتشفه عالم الفلك الفرنسي جاكوس شارلز عام 1780، والذي لاحظ أن زيادة درجة حرارة الغاز تؤدي إلى توسعه، بينما انخفاض درجة الحرارته يؤدي إلى انكماشه إذا ظل الضغط ثابتاً. يعبر هذا القانون عن الظاهرة الرياضية التالية:

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

حيث:

• V₁ : الحجم الأولي للغاز قبل تغيره.
• T₁ : الدرجة الأولى للحرارة المرتبطة بالحجم الأولي.
• V₂ : الحجم النهائي للغاز بعد تغيير درجة الحرارة.
• T₂ : الدرجة الثانية للحرارة المرتبطة بالحجم النهائي.

يمكن أيضاً كتابة القانون بصورة أكثر بساطة باستخدام العامل الدائم K:

V = K * T

في هذه الحالة، 'K' هو عامل دائم يمثل نسبة حجم الغاز إلى درجة حرارته عند مستوى واحد للضغط. وللحصول على نتيجة دقيقة، يجب استخدام مقياس حراري متناسق مثل مقياس كلفن، لأن صفر مطلق وفقاً لمقياس كلفن يساوي تقريباً -273,15 °C. لا يستطيع الغاز الوصول إلى حالة أصغر حجماً وأدنى درجة حرارة من ذلك الحد الأدنى (−273.15°C أو 0 كلفن).

مثال تطبيق عملي لكيفية عمل قانون شارل:

إذا كانت لدينا أسطوانة تحتوي على 0.3 لتر من غاز النيتروجين بدرجة حرارة 315 كلفن، ونريد معرفة درجة الحرارة الجديدة للنظام عندما ينمو حجم الغاز ليصل إلى 0.6 لتر وبقاء الضغط ثابتاً، نستخدم القانون السابق لحساب ذلك:

(0.3 L) / (315 K) = (0.6 L) / (T₂)

T₂ ≈ 630 K

إذن، ستكون درجة الحرارة المتوقعة حوالي 630 كلفن عندما يكون حجم الغاز قد تضاعف ضمن الشروط المذكورة سابقاً.

قانون بويل (بيرویل)

على الجانب الآخر، يدرس قانون بويل العلاقة بين حجم الغاز وضغطه المستمرتين بالتزامن مع استقرار درجة حرارته. أكد روبرت بويل هذه العلاقة سنة ١٦٦٢ ميلادية عقب تجاربه الشهيرة حول سلوك الغازات داخل اوعية مغلقة ذات أحجام متفاوتة وظروف ضغط متنوعة، مما أدى لرسم مخطط بياني معروف باسم منحنى بويل. حسب هذا القانون، هناك تناقض مباشر بين مقدار ضغط الغاز ومقداره مقابل تغيرات محسوسة في الأحجام بشرط عدم تبدوّل شدّة الطقس عبر عمليات تبريد وتحلية منتظمة أثناء التحولات الفعلية لهذه العمليات البيولوجيكية الجارية داخله والتي تشمل عملية الانتصاب والإنتان وغيرهما الكثير . تنص الصيغة الرياضية للقانون التالي:

P₀ V₀ = P₁ V₁

أو بطريقة مختصرة أكثر:

PV = ثابت (للدرجات الحرورية الثابتة)

ومن خلال النظر إليّه نظره دقيقيه فان هنالك ارتباط هندسية واضحه بين الرسم البياني الخاص بهذا النوع من العلاقات والمخطوطاته التعليمية الخاصة بمجالات علم ال網كرة وعلم الطبيعة بشكل العام ; إذْ تتواجد جميعنقاط بيانات متعامده وفروض قابليه للتطبيق واستنتاجاتها المدروسة بدقه عاليه وعلى يد شخصيات ذوو خبرة عالية وقد كان لها دور بارزا بارزا للغاية حينذاك تحديدا ولم يكن بإمكان اي فرد آخر غيرهم القيام بذلك العمل إطلاقا !

ملخص ختامي

لقد شكل كل من قانوني "شارلس" و"بويل" مدخلين رئيسيين لعالمنا العلمي الحديث فيما بتعلق بحركة وسلوك الغازات الداخلية سواء تلك الموجودة داخل أجسامنا أم حتى المركبات خارج حدود الأرض كذلك الأمر بالنسبة لباقي عناصر الحياة اليوميه المختلفه المنتشرة بكافة زواياه وفي مختلف مجاله أيضا إنشاء الله ..