جاك شارل

جاك شارل (بالفرنسية: Jacques Charles)‏ هو عالم ومخترع فرنسي عاش بين 12 نوفمبر 1746 و 7 أبريل 1823. اهتم جاك شارل بالمناطيد ويعد أول من استخدم الهيدروجين في ملئها وذلك عام 1783.

نتيجة تعامله مع الغازات لاحظ جاك شارل تأثر الغازات بالضغط والحرارة ووضع لها قانوناً، قام لويس جوزيف غي ـ لوساك لاحقاً عام 1802 بصياغته ونسبه إل جاك شارل حيث أسماه قانون شارل.

انتخب شارل كعضو في الأكاديمية الفرنسية للعلوم عام 1795.

جاك شارل والمنطاد الهوائي

اشتهر الطبيب والمخترع الفرنسي جاك شارل بدراسة الغازات والمناطيد. وفي أثناء عمله في مكتب باريس الحكومي، قام السفير الأمريكي بنيامين فرانكلين بزيارة ذلك المكتب. وقد انبهر جاك شارل عند معرفته بالتجارب العلمية التي قام بها بنيامين فرانكلين (١٧٥١)، لذا قرر تعليم نفسه. وخلال عدة أعوام، كان يقوم بإلقاء المحاضرات العامة وبعد ذلك عمل في الأكاديمية الفرنسية للعلوم، وهناك ذاع صيته.

في بداية عام ١٧٨٣ ، استطاع الأخوان مونجولفييه رفع منطاد مملوء بالهواء الساخن يحمل بعض الحيوانات في الهواء. لذلك، طالبت الأكاديمية الفرنسية جاك شارل بدراسة تلك التجربة كوسيلة جديدة للسفر. وقد كان جاك شارل يعتقد أنه يجب ملء المنطار ببعض الغازات خفيفة الوزن (مثل الهيدروجين الذي اكتشفه العالم الإنجليزي هنري كافندش عام (١٧٦٦) بدلاً من الهواء الذي يتم تسخينه، وذلك من أجل السفر بشكل أكثر أماناً.

في أغسطس من العام نفسه، قام جاك شارل بملء أول منطاد بغاز الهيدروجين الذي حصل عليه بصب حمض الكبريتيك على برادة الحديد (الزنك). واستطاع ذلك المنطاد حمل . ١ كيلو جرامات فقط في أثناء تحليقه فوق أحد الحقول الفرنسية الذي يوجد به برج إيفل الآن. وكان بنيامين فرانكلين من بين المشاهدين لتلك التجربة. وفي نهاية هذا العام، قام شارل وشقيقه وبعض المغامرين الآخرين بالتحليق فوق باريس معلقين في منطاد مليء بالغاز دون عقال تمسك بهم.

باستخدام جهاز مشابه لذلك الجهاز الذي استخدمه روبرت بويل عام ١٦٥٩، لاحظ جاك شارل أنه عند الحفاظ على ضغط فقاعات الغاز الحبيس ثابتا، يزداد حجم تلك الفقاعات مباشرة بمجرد ارتفاع درجة الحرارة. وقد أكد العديد من الباحثين صحة ذلك القانون الذي قدمه جاك شارل.

قانون شارل (قانون جي لوساك): عند الاحتفاظ بكمية محددة من الغاز عند ضغط ثابت، فإن حجم الغاز يتناسب مباشرة تناسبا طرديا مع درجة حرارته المطلقة وبالتالي، فإنه عند زيادة درجة الحرارة أو انخفاضها بمقدار ٥١ مئوية، فإن حجمه يزداد أو ريفخفض بمقدار ٢٧٣/١ مجح حجمه الأصلي عند درجة صغر مئوية. 

بعد ذلك، أصبح من الواضح أن حجم امنطاد يأخذ في التمدد في أثناء ارتفاعه في وجود الضغط الجوي المنخفض. وذلك ما توقعه بويل في قانونه عام ١٦٥٩. كما لوحظ تمدد حجم المنطاد عند تسخين الغاز أيضا. وفي عام ١٧٨٧ ، اكتشف جاك شارل تلك العلاقة التي تربط بين درجة حرارة الغاز وحجم البالون عن طريق استخدامه لأنبوب على شكل حرف J كالذي كان يصنعه بويل ويستخدمه في أثناء دراسته للغازات. أولاً: قام جاك شارل بوضع الأنبوب في حمام مائي كي يتمكن من تغيير درجة حرارة الغاز ومن خلال المحافظة علn ثبات الفرق بين مستويات الزئبق في ذراعي الأنبوب، استطاع تشارل الحفاظ على ضغض فقاعات الغاز الحبيس ثابتا. وكانت نتيجة تلك التجربة واضحة تماما؛ حيث كان حجد فقاعات الغاز يرتفع ويهبط بشكل تدريجي عند تغيير درجة الحرارة. وقد أطلق على هذ القانون، بشكل غير منصف، اسم قانون شارل.

لم يكن جاك شارل الوحيد الذي أعلن توصله لتلك النتيجة؛ حيث أعلن زميله الكيميائي الفرنسي جوزيف جاي لوساك عن اكتشافه لتلك النتائج عام ١٨٠٢ . كما أنه لم يكن أول من اكتشف تلك العلاقة. ولكن، يعود شرف اكتشافها إلى الفرنسي جييوم آمونتونز الذي توصل إليها عام ١٧٠٢ . ولكن الجهاز الذي استخدمه جاك شارل كان أفضل من تل; الأجهزة التي استخدمها الفرنسي جييوم آمونتونز. هذا، بالإضافة إلى أن قياساته الدقيقة ساعدت من جاء بعده في تحديد درجة الحرارة التي يتقلص عندها حجم الغاز حتى لا يشغل أي حيز من الفراغ. وقد أطلق على درجة الحرارة التي لا يشغل الغاز عندها أي حيز من الفراغ اسم الصفر المطلق (١٨٤٨).