نسخة الفيديو النصية
أي من المعادلات الآتية يوضح العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة لغاز تحت ضغط ثابت؟ 𝑉 يمثل حجم الغاز، 𝑇 يمثل درجة الحرارة. أ: 𝑉 في 𝑇 يساوي ثابتًا. ب: 𝑉 تربيع في 𝑇 يساوي ثابتًا. ج: 𝑉 في 𝑇 تربيع يساوي ثابتًا. د: 𝑉 مقسومًا على 𝑇 يساوي ثابتًا. هـ: واحد مقسومًا على الكمية 𝑉 في 𝑇 تربيع يساوي ثابتًا.
نفكر هنا في غاز يمكن أن يتغير حجمه ودرجة حرارته، لكن ضغطه يظل ثابتًا. إذا كان 𝑉 يمثل الحجم و𝑇 يمثل درجة الحرارة، فإننا نقول إن هاتين الكميتين قد تزيدان وتنقصان.
يوجد قانون يربط بين هذه الكميات لغاز ما عندما يكون الغاز تحت ضغط ثابت. لكن حتى إذا لم نتمكن من تذكر هذا القانون، فلا يزال بإمكاننا استخدام بعض الحدس الفيزيائي حول الغاز لتضييق نطاق خيارات الإجابة. لنفترض، على سبيل المثال، أننا قمنا بتسخين هذا الغاز، أي زيادة درجة حرارته. سيؤدي ذلك إلى زيادة متوسط طاقة الحركة لجزيئات الغاز، وسيؤدي إلى تمدد الغاز أو زيادة حجمه. وينطبق هذا حتى عندما يكون الغاز تحت ضغط ثابت. نعلم إذن أنه عندما تزداد درجة حرارة غاز تحت ضغط ثابت، يجب أن يزيد حجمه أيضًا.
لنلاحظ الآن من خيارات الإجابة أن الطرف الأيمن من كل هذه الخيارات ثابت. وبالنسبة إلى خيارات الإجابة الثلاثة الأولى، إذا زادت درجة الحرارة 𝑇، فإنه في حالة 𝑉 في 𝑇 يساوي ثابتًا أو 𝑉 تربيع في 𝑇 أو 𝑉 في 𝑇 تربيع، هذا يعني أنه كلما زادت درجة الحرارة، قل الحجم. ولكننا توصلنا، فيزيائيًّا، إلى أن ذلك لا يحدث. وإنما يزيد كلاهما معًا. ومن ثم، يمكننا حذف خيارات الإجابة أ، ب، ج.
وعلى الرغم من صعوبة التوصل إلى ذلك على الفور، فإن خيار الإجابة هـ به نفس المشكلة. لكي يساوي واحد على الكمية 𝑉 في 𝑇 تربيع ثابتًا، فهذا يعني أنه مع زيادة درجة الحرارة 𝑇 على سبيل المثال، يجب أن يقل الحجم 𝑉. وإلا فلن يساوي الطرف الأيسر من هذا المقدار ثابتًا. لكن مرة أخرى، لقد توصلنا إلى أن كلًّا من 𝑉 و𝑇 يزيدان معًا. ومن ثم، فإن الخيار هـ لن يكون الإجابة النهائية أيضًا.
وأخيرًا، لنلق نظرة على خيار الإجابة د. لنتخيل أن درجة الحرارة 𝑇 تزداد، على سبيل المثال، بمعامل اثنين. يمكننا القول إذن إن درجة الحرارة 𝑇، أيًّا كانت قيمتها، تصل إلى ضعف درجة الحرارة هذه. ولكي يساوي 𝑉 مقسومًا على 𝑇 ثابتًا، كما يدعي خيار الإجابة هذا، يجب أن يتضاعف الحجم أيضًا، لنقل إلى اثنين 𝑉، إذا تضاعفت درجة الحرارة 𝑇. إذن، إذا زادت قيمة 𝑉 بنفس معامل زيادة 𝑇، فإن 𝑉 مقسومًا على 𝑇 يساوي ثابتًا.
إذن، الخيار د هو الإجابة. المعادلة 𝑉 مقسومًا على 𝑇 يساوي ثابتًا تربط بشكل صحيح بين الحجم ودرجة الحرارة لغاز تحت ضغط ثابت.
