Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » قانون شارل (قانون السرعة-درجة الحرارة)

قانون شارل (قانون السرعة-درجة الحرارة)

1802
  • Jacques Charles
  • Joseph Louis Gay-Lussac
Glass apparatus demonstrating Charles's Law in a vintage laboratory setting.

(صورة توضيحية فقط)

Also known as the volume-temperature Law or law of volumes, Charles’s Law states that for a fixed mass of an ideal gas at constant ضغط, the volume it occupies is directly proportional to its absolute temperature. This is expressed as [latex]V \propto T[/latex] or [latex]\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}[/latex]. It explains the tendency of gases to expand when heated under isobaric (constant pressure) conditions.

Charles’s Law is a fundamental principle describing the thermal expansion of gases. The initial work was conducted by Jacques Charles around 1787. He investigated how the volume of a fixed amount of gas changed with temperature while keeping the pressure constant, finding a consistent linear relationship. However, Charles never published his findings. The law became widely known after Joseph Louis Gay-Lussac, who had been independently investigating the same phenomenon, published his own results in 1802. In his paper, Gay-Lussac generously credited Charles for the original, unpublished work, which is why the law is most commonly named after Charles.

تكمن الأهمية العميقة لهذا القانون في استقراءه. فمن خلال رسم العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة لغازات مختلفة، لاحظ العلماء أن جميع الخطوط، عند تمديدها عكسيًا، تتقارب إلى نقطة واحدة ذات حجم صفري. وقد حُددت درجة الحرارة النظرية هذه عند -273.15 درجة مئوية. واعتُبرت هذه النقطة الصفر المطلق، وهي أدنى درجة حرارة ممكنة، والتي أصبحت أساس مقياس كلفن لدرجة الحرارة المطلقة. على مقياس كلفن، حيث 0 كلفن هو الصفر المطلق، يأخذ القانون شكله التناسبي البسيط: V = kT. على المستوى المجهري، يؤدي تسخين الغاز عند ضغط ثابت إلى زيادة الطاقة الحركية لجزيئاته، مما يجعلها تتحرك بسرعة أكبر. وللحفاظ على ضغط ثابت (أي معدل تصادم ثابت مع جدران الوعاء)، يجب أن يتمدد الحجم، مما يمنح الجزيئات الأسرع حركة مساحة أكبر للتحرك بين التصادمات.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamics

يكتب

Physical Law

خلل

Substantial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • Robert Boyle’s work establishing the pressure-volume relationship for gases
  • اختراع وتطوير مقياس حرارة الهواء الذي يعتمد على التمدد الحراري
  • التطورات في قياس أحجام الغاز بدقة باستخدام أجهزة مثل الأسطوانات المدرجة ومحاقن الغاز
  • مفهوم الحفاظ على ضغط ثابت أثناء التجربة (ظروف الضغط المتساوي)

التطبيقات

  • بالونات الهواء الساخن
  • شرائط ثنائية المعدن في منظمات الحرارة
  • مؤقتات الديك الرومي المنبثقة
  • تخمير الخبز أثناء الخبز
  • دورات محرك الاحتراق الداخلي (التمدد المتساوي الضغط)
  • تضخم البالون الجوي والصعود

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • طوافات أو شرائح طوارئ ذاتية النفخ تنتشر عند حدوث تغير كبير في درجة الحرارة
  • بالونات الطقس المتقدمة التي يمكنها تعديل طفوها عن طريق التحكم في تسخين أو تبريد الغاز الداخلي
  • بوليمرات ذاكرة الشكل يتم تنشيطها عن طريق التمدد الحراري للفقاعات الغازية المحاصرة
  • micro-actuators and ‘soft robots’ powered by the thermal expansion of gas for delicate tasks
  • المناطيد عالية الارتفاع التي تحافظ على الرفع والارتفاع عن طريق تسخين غاز الرفع الداخلي
  • cryogenic storage containers with passive pressure-relief systems based on gas expansion from ambient heat leak
  • مضخات تعمل بالحرارة بدون أجزاء متحركة، وتستخدم غازًا متمددًا لتحريك السوائل المسببة للتآكل أو الحساسة
  • passive solar heating systems that use expanding air in solar collectors to circulate heat through a building
  • أنظمة كشف الحرائق التي تعمل على تشغيل الإنذار بناءً على التوسع السريع للهواء في أنبوب مغلق
  • أنظمة تهوية الدفيئة ذاتية التنظيم والتي تفتح فتحات التهوية عندما يتمدد الهواء الداخلي من التدفئة الشمسية
Related to: Charles’s law, law of volumes, ideal gas, thermodynamics, constant pressure, isobaric process, absolute zero, Kelvin scale, gas expansion, volume-temperature relationship.

السياق التاريخي

قانون شارل (قانون السرعة-درجة الحرارة)

1800
1800
1801
1802
1808
1811
1816-11-16
1800
1800
1800
1802
1802
1810
1816
1816-11-16

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.