حاسبة قانون بويل

الفئة: فيزياء
- يونيو 28, 2025
| |

تنص قاعدة بويل على أنه بالنسبة لكمية ثابتة من الغاز المثالي عند درجة حرارة ثابتة، فإن الضغط والحجم متناسبان عكسياً.

الصيغة الرياضية هي: P₁V₁ = P₂V₂

عن قاعدة بويل

قاعدة بويل هي واحدة من قوانين الغاز وتنص على أن ضغط الغاز يتناسب عكسياً مع حجمه عند درجة حرارة ثابتة.

التاريخ:

اكتشفها روبرت بويل في عام 1662، وكانت هذه القاعدة واحدة من أولى القوانين الفيزيائية التي تم وصفها رياضياً. نشر بويل نتائجه في عمله "تجارب جديدة في الفيزياء والميكانيكا، تتعلق بنابض الهواء وتأثيراته."

التعبير الرياضي:

لكمية ثابتة من الغاز المثالي المحتفظ بها عند درجة حرارة ثابتة:

  • P ∝ 1/V (الضغط يتناسب مع المعكوس للحجم)
  • PV = k (حيث k هو ثابت)
  • P₁V₁ = P₂V₂ (لحالتين مختلفتين من نفس الغاز)
الشرح الفيزيائي:

عندما يتم ضغط الغاز (تقليل حجمه)، تشغل نفس عدد الجزيئات مساحة أصغر، مما يؤدي إلى زيادة عدد الاصطدامات مع جدران الحاوية، مما ينتج عنه ضغط أعلى.

وعلى العكس، عندما يتم توسيع الغاز (زيادة حجمه)، يكون للجزيئات مساحة أكبر للتحرك، مما يؤدي إلى عدد أقل من الاصطدامات مع الجدران وضغط أقل.

القيود:

قاعدة بويل صحيحة فقط للغازات المثالية. الغازات الحقيقية تنحرف عن هذا السلوك خاصة عند الضغوط العالية ودرجات الحرارة المنخفضة. تفترض القاعدة:

  • أن حجم جزيئات الغاز ضئيل
  • لا توجد قوى جذب أو دفع بين الجزيئات
  • جميع الاصطدامات بين الجزيئات مرنة تماماً
  • تظل درجة الحرارة ثابتة طوال العملية (عملية متساوية الحرارة)
التطبيقات في العالم الحقيقي:
  • التنفس: التمدد والانكماش في الرئتين هو تطبيق عملي لقاعدة بويل.
  • المحقنة: عندما تسحب المكبس، يزداد الحجم وينخفض الضغط، مما يجذب السائل.
  • الغوص: عندما ينزل الغواصون، يزداد ضغط الماء، مما يضغط الهواء في رئتيهم.
  • ضغط الإطارات: الحرارة تجعل جزيئات الهواء تتحرك أسرع، مما يزيد الضغط في حجم ثابت.
  • علب الرذاذ: الغاز المضغوط يتمدد عند الإفراج عنه، مما يدفع المحتويات للخارج.

ما هو قانون بويل؟

يصف قانون بويل العلاقة بين الضغط وحجم الغاز عندما تظل درجة الحرارة ثابتة. ينص على أنه عندما ينخفض حجم الغاز، يزداد ضغطه، والعكس صحيح.

الصيغة لقانون بويل هي:

P₁V₁ = P₂V₂

حيث:

  • P₁ = الضغط الابتدائي
  • V₁ = الحجم الابتدائي
  • P₂ = الضغط النهائي
  • V₂ = الحجم النهائي

كيفية استخدام حاسبة قانون بويل

تساعدك هذه الحاسبة في تحديد القيمة المفقودة (الضغط أو الحجم) عندما تكون ثلاث قيم معروفة. اتبع هذه الخطوات لاستخدامها:

  • اختر ما تريد حسابه: الضغط الابتدائي (P₁)، الحجم الابتدائي (V₁)، الضغط النهائي (P₂)، أو الحجم النهائي (V₂).
  • أدخل القيم المعروفة في حقول الإدخال.
  • اختر الوحدات المناسبة للضغط والحجم.
  • اختر عدد الأرقام العشرية والتدوين المفضل (عادي، علمي، أو هندسي).
  • اضغط على زر احسب للحصول على النتيجة.
  • عرض القيمة المحسوبة مع رؤى إضافية، بما في ذلك حاصل ضرب PV الثابت ونسبة التغيير.

لماذا تستخدم هذه الحاسبة؟

يستخدم قانون بويل على نطاق واسع في العلوم والهندسة. هذه الحاسبة مفيدة لـ:

  • طلاب الفيزياء والكيمياء: حل مشاكل قوانين الغاز بسهولة دون حسابات يدوية.
  • المهندسون والعلماء: تحليل سريع لعلاقات الضغط والحجم في بيئات محكومة.
  • غواصو السكوبا: فهم كيفية تغير الضغط مع العمق وتأثيره على حجم الهواء.
  • التطبيقات الطبية: الحصول على رؤى حول ميكانيكا التنفس ووظيفة الأجهزة الطبية مثل الحقن.
  • تحليل الطقس: دراسة تقلبات الضغط الجوي وتأثيرها على الغازات.

الأسئلة الشائعة: أسئلة شائعة

ماذا يحدث إذا قمت بتقليل حجم الغاز؟

وفقًا لقانون بويل، إذا قمت بتقليل حجم الغاز مع الحفاظ على درجة الحرارة ثابتة، فإن الضغط يزداد.

هل ينطبق قانون بويل على جميع الغازات؟

ينطبق بشكل أفضل على الغازات المثالية. تتبع الغازات الحقيقية قانون بويل عن كثب تحت الظروف العادية ولكن قد تنحرف عند الضغوط العالية أو درجات الحرارة المنخفضة.

ما هي الوحدات التي يجب أن أستخدمها للضغط والحجم؟

يمكنك استخدام أي وحدات مقدمة في الحاسبة، بما في ذلك باسكال (Pa)، أجواء (atm)، لترات (L)، أمتار مكعبة (m³)، والمزيد.

ما مدى دقة الحاسبة؟

توفر الحاسبة نتائج دقيقة بناءً على القيم المدخلة. يمكنك ضبط إعدادات الأرقام العشرية والتدوين للحصول على دقة أكبر.

الخاتمة

تجعل حاسبة قانون بويل من السهل تحديد كيفية تفاعل ضغط الغاز وحجمه. سواء كنت تدرس قوانين الغاز، أو تحلل البيانات، أو تطبق المبادئ في سيناريوهات العالم الحقيقي، فإن هذه الأداة تبسط الحسابات مع توفير رؤى مفيدة.