حاسبة قانون شارل

ينص قانون شارل (Charles) على أنه لكمية ثابتة من غاز عند ضغط ثابت، يبقى الحجم ودرجة الحرارة المطلقة متناسبين: V1 مقسومًا على T1 يساوي V2 مقسومًا على T2. تأخذ هذه الحاسبة الحجم الابتدائي ودرجة الحرارة بالكلفن (kelvin (K))، إضافة إلى واحدة بالضبط من الحجم النهائي أو درجة الحرارة النهائية، وتعيد القيمة النهائية المجهولة مع المجموعة الكاملة V1 و T1 و V2 و T2 كي تتحقق من النسبة بنفسك. ويُرفض الصفر المطلق (صفر كلفن) لأن القانون معرّف فقط عند درجات الحرارة المطلقة الموجبة، ويجب أن تكون الأحجام موجبة كي تبقى النسب ذات معنى فيزيائي في أعمال الصف والمختبر على نمط الغاز المثالي.

ما الذي يحله قانون شارل ومتى ينطبق

قانون شارل واحد من قوانين الغازات الكلاسيكية المستعملة في الكيمياء والفيزياء حين يُثبّت الضغط وكمية الغاز بينما يتغير الحجم ودرجة الحرارة معًا. وبصورته الرمزية هو V على T يساوي ثابتًا، أو الأنفع للحساب V1 على T1 يساوي V2 على T2. ويجب أن تكون درجات الحرارة مطلقة: حوّل السلسيوس إلى كلفن بإضافة 273.15 قبل استدعاء النقطة الطرفية، لأن إدخال كلفن صفريًا أو سالبًا ليس درجة حرارة مطلقة صالحة لهذه العلاقة.

ويمكن أن يستعمل الحجم أي وحدة متسقة — لترات أو مليلترات أو أمتار مكعبة — ما دام الحجمان يتشاركان تلك الوحدة؛ فالقدرة لا تحوّل الوحدات، بل تطبق النسبة فقط. ويُفترض ثبات الضغط بالبناء؛ فإن تغير الضغط أيضًا احتجت إلى قانون الغاز المشترك أو معادلة الغاز المثالي بدلًا من هذا الحلال المتخصص.

كيف تستدعي الحاسبة وتقرأ النتيجة

أرسل كائنًا يحوي v1 و t1 مطلوبين، وواحدًا بالضبط من v2 أو t2. إن زودت t2، حل الخدمة v2 على أنها v1 ضرب t2 مقسومًا على t1. وإن زودت v2، حلّت t2 على أنها t1 ضرب v2 مقسومًا على v1.

وتبقي تلك البوابة الصارمة خطوط الأنابيب المؤتمتة صادقة — فروبوت ينسى الوحدات أو يمرر السلسيوس كأنه كلفن سيرى خطأ واضحًا بدلًا من تمدد خاطئ بصمت.

مختبرات الصف وفحوص العمليات ونصائح الأتمتة

في مختبرات التدريس، كثيرًا ما يقيس الطلاب الحجم الابتدائي عند حرارة الغرفة ثم يسخنون الغاز عند ضغط شبه ثابت؛ وإدخال V1 و T1 و T2 المقيسة في هذه النقطة الطرفية يعطي V2 المتوقع لمقارنته بقراءة المخبار المدرج أو المحقنة. ويمكن لمهندسي العمليات كتابة نصوص لفحوص دفعية حين يُسخّن وعاء وفق جدول ويُصمم تنفيس الضغط كي يبقى الضغط قرب الثبات، بتقدير تغير الحجم الذي يجب أن تمتصه السدادات أو الأحجام المرنة. آثِر الكلفن في كامل خط أنابيبك: خزّن سلسيوس المستشعر عند الحافة فقط، وحوّل مرة واحدة، ثم استدعِ هذه القدرة.

ولا تمرر الصفر المطلق قط ولا تترك كلا الحقلين النهائيين فارغين. وحين تحتاج إلى قانون Boyle (الضغط والحجم عند حرارة ثابتة) أو Gay-Lussac (الضغط ودرجة الحرارة عند حجم ثابت)، استعمل حاسبة قانون مخصصة بدلًا من إجهاد قانون شارل خارج ثبات الضغط. أبقِ الأمثلة في التوثيق بأرقام مستديرة مثل V1 يساوي 2، T1 يساوي 300 K، T2 يساوي 600 K كي يتحقق المراجعون بالفحص من أن V2 يساوي 4.