قانون غاي-لوساك

قانون غاي-لوساك مشتق من قانون الغازات المثالية، حيث تتناسب الضغط طردياً مع درجة الحرارة المطلقة. الصفر المطلق (0 كلفن) هو النقطة التي لا يوجد فيها ضغط نظرياً. إذا استخدمنا الدرجة المئوية، فإن النسبة T2/T1 ستكون مضللة لأن الصفر المئوي لا يمثل غياب الحركة الجزيئية. فمثلاً، إذا كانت T1 = 0°C و T2 = 10°C، فالنسبة حسب المئوية لا نهائية، وهذا غير صحيح فيزيائياً. لذا، التحويل إلى كلفن ضروري للحفاظ على العلاقة الخطية.

نعم، يُلاحظ هذا القانون في العديد من التطبيقات. على سبيل المثال، في أواني الضغط عند تسخينها يزيد الضغط داخلها مما يرفع درجة الغليان ويُسرع الطهي. كذلك في علب البخاخة، حيث يزداد الضغط عند ارتفاع درجة الحرارة مما قد يؤدي إلى انفجارها إذا تعرضت لحرارة عالية. في المقابل، تبريد بالون الهيليوم يقلل ضغطه الداخلي فينكمش. كما يُستخدم القانون في تصميم غرف الضغط في الصناعات.

ينص قانون تشارلز على أن حجم الغاز يتناسب طردياً مع درجة الحرارة عند ثبات الضغط (V ∝ T). أما قانون غاي-لوساك فينص على أن الضغط يتناسب طردياً مع درجة الحرارة عند ثبات الحجم (P ∝ T). كلا القانونين جزء من قانون الغازات المثالية (PV=nRT)، حيث يصف كل منهما متغيراً مختلفاً عند ثبات الثلاثة الأخرى. في الحياة العملية، يُستخدم قانون تشارلز لفهم ارتفاع البالونات عند التسخين، بينما يُستخدم قانون غاي-لوساك لشرح زيادة ضغط الإطارات.

إذا تغير الحجم، لا يمكن تطبيق قانون غاي-لوساك مباشرة لأنه يفترض ثبات الحجم. في هذه الحالة، نستخدم قانون الغازات المثالية العام أو قانون بويل-ماريوت (لثبات درجة الحرارة) أو قانون تشارلز (لثبات الضغط). لكن يمكن الجمع بين القوانين في معادلة الحالة العامة: (P1V1)/T1 = (P2V2)/T2، والتي تربط جميع المتغيرات الثلاثة. لذلك، عندما يكون الحجم متغيراً، تحتاج إلى معلومات إضافية عن حجم الابتدائي والنهائي لحساب الضغط الجديد.