قانون شارل

موضوع: قانون شارل الجمعة مايو 21, 2010 2:18 pm

* أثر(t) درجة الحـرارة عـلى (V) حجم كمية معـينة من غـاز عـند ثبوت ضـغـطـه(P)
تجربة: تبين أن الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تتمدد بمقادير متساوية وهي تحت ضغـط ثابت عند رفع درجة حرارتها نفس العـدد من الدرجات قطرة زئبق
1- بوضع دورقين متساويين في الحجم تماماً من الزجاج
ويسدان بواسطة سدادتين تنفذ من كل منهما أنبوبة شعـرية 02 C02 أفقية منتظمة المقطع مدرجة و بها قطرة زئبق كما بالرسم وأحدهما به غاز الأكسجين والأخر به ثاني أكسيد الكربون دورقاـن متساويان بالحجـم ( تحت ضغـط ثابت) بحوض عميق به ماء
2- نضيف إلى ماء الحوض ماء ساخن نلاحظ أن خيط الزئبق يتحرك في الأنبوبتين مسافتان متساويتان إذن تمــدد الغازان المختلفان بكمية متساوية
إذن الحجوم المتساوية من الغـازات المختلفة تتمــدد بمقـادير متساوية إذا ارتفعـت درجـة حرارتها بمقـادير متساوية عند ثبوت ضغـطها، وبالتالي جميع الغـازات لها(α) معامل تمدد حجمي واحـد عند ثبوت الضغـط = 0.003663 لكل كلڤن ، α = لكل كلڤن
العـلاقة بين حجم الغاز ودرجة حرارته عـند ثبوت ضغـطـه:
بـرفع درجة حرارة كمية معـينة من غـاز يزداد حجمها عند ثبوت ضغـطها ووجـد أن :
الزيادة في حجم الغاز∆V تتوقف عـلى: 1-الحجم الأصلي( (V0 للغاز في درجة 0˚C حيث( V0 α (∆V بثبوتt
2- الارتفاع في درجة الحــرارة(t ∆) حيث ( ∆t α (∆V بثبوت V0
(∆t V0 α (∆V عند ثبوت الضغطP

* معـامل التمـدد الحجمي لغـاز تحت ضغـط ثابت (α)
هـو مقـدار الزيادة في وحـدة الحجوم من الغـاز وهي في صفـر سيلزيوس عند رفع درجة حرارتها درجة واحدة سليزيوس عند ثبوت الضغـط، وهو يساوي لجميع الغازات الجافة
نـص قـانون شـارل:” يزداد حجم كمية من غـاز بمقدار من حجمها الأصلي عند درجة صفـر سليزيوس برفـع درجة حرارته درجة واحدة سليزيوس عند ثبوت الضـغـط “
• كــيف تحقـق قــانون شـارل عملــياً ؟
• كيـــف تعـيين معامل التمـدد الحجـمي للهواء الجاف عنـد ثبوت ضغــطـه(α) ؟
• الإحتياطـات اللازمـــة لإجــراء التجـربـة يـراعـى أن: ا- تـكون الأنبوبة شعـرية منتظمة المقطع ب- يكون الضغـط الجـوي أثـناء التجربة ثابـتاً جـ - يكون الهواء المحبوس جــافاً تمـاماً حتى لا يتغـير الضغـط بتغـير درجة الحرارة لتغـير ضغـط بخار الماء د- قطـرة الزئبق مهملة الوزن لحبس حجم الهواء
• جهـاز شــارل: أنبوبة شعـرية بها كمية من الهواء الجـاف محبوسة بخيط من الزئبق والأنبوبة الشعرية داخل غـلاف زجاجي كما بالشكل
• خـطــوات التجربة:-
1- يوضع بالأنبوبة الشعـرية منتظمة المقطع قطرة من الزئبق ( أوحمض كبريتيك مركز لامتصاص بخار الماء وتجفيف الهواء) لحبس كمية من الهواء بداخلها
2- ُيملأ الغـلاف بجـليد مجروش آخـذ في الانصهار ويترك
فترة مناسبة حتى يبرد الهواء داخل الأنبوبة إلى صفر0˚C ثم يُقاس طول عمود الهواء المحبوس الذي يُتخـذ مقياساً
ً لحجمـه((V0 (الأنبوبة منتظمة المقطع)
3- يُفـرغ الغلاف من الجليد والماء- ثم يمرر بخار في الغلاف من أعـلى ليخرج من أسفـل وننتظر مدة مناسبة حتى تصبح درجة حـرارة الهواء المحبوس100˚Cسليزيوس ثم يقاس طول عمود الهواء المحبوس وليكن ممثلاً للحجمV100
4- يُعـين معامل التمــدد الحجمـي للـهواء عنـد ثبوت الضغـط بالتعويض عن((V100) , (V0 في العــــلاقة:-

لاحـــظ : من النتائج نـلاحـظ أن

• مـاهـو الصفـر المطـلق؟ وكيف تعـين قيمتــه عمليـاً؟
• باستخدام جهاز الأنبوبة الشعـرية لقـانـون شارل ونأخـذ حجـوم للغاز المحبوس ودرجـات الحـرارة المقـابلة عـند ثبوت الضـغـط وتمثيلـها بـيانيًا خـط مستـقـيم لا يمـر بنقطـة الأصـل ويقطـع جـزء من محـور الحجـم(V) وامتـداده يقـابل محور درجة الحــرارة عـندC˚- 273
ويسمى الصفـر كلڤن
تعـريف : الصـفر كلڤن هو درجة
الحرارة التي تقابل-273˚C وينعـدم
عـندها(نظرياً) حجم الغاز عند ثبوت ضغـطه
ويتحول لصورة أخرى قبل الوصول لهذه الدرجة المنخفضة
صورة أخرى لقانون شارل :
في الشكل ∆∆(ا ب جـ ) ،( ا د هـ )
متشابهين يكون :
=

بثبوت الضـغــط

قانون شــارل عـند ثبوت الضغـط يتناسب حجـم الغـاز تناسباً طرديا مع درجة حرارته عـلى تدريج كلڤن