لماذا يكون معامل الضغط ثابت لجميع الغازات في حالة ثبوت الحجم؟

1 إجابة واحدة
طالبة
الهندسة المعلوماتية, جامعة تشرين

الغازات هي أحد حالات المادة الموجودة في الطبيعة، وهي الحالة الصلبة، والحالة السائلة، والحالة الغازية، وكل حالة من حالات المادة لها خاصياتها الكيميائية، والفيزيائية التي تميزها عن الحالات الأخرى، فتتميز الغازات بعدم وجود شكل ثابت لها، وتأخذ شكل الوعاء الموجود فيه، وتملأ أي فراغ متاح لها، كما أنها لا تشغل حجماً ثابتاً، وجميع الغازات قابلة للضغط، إضافة إلى أن كثافتها أقل بكثير من كثافة المواد الصلبة، والمواد السائلة أيضاً.

الغازات معقدة جدًا، إنها مليئة بالكثير من جزيئات الغاز النشطة التي يمكن أن تتصادم وتتفاعل مع بعضها. ونظراً لأنه من الصعب وصف الغازات الحقيقية بشكل دقيق، فقد ابتكر الباحثون مفهوم الغازات المثالية كمفهوم يساعد على نمذجة سلوك الغازات الحقيقية، وهنا من الجدير بالذكر أن جزيئات الغازات المثالية لا تنجذب أو تتنافر، سيكون التفاعل الوحيد بين جزيئات الغازات المثالية هو الاصطدام المرن عند التصادم مع بعضها البعض، أو التصادم المرن مع جدران الإناء الموجودة فيه.

ولهذا يوجد مفهومان مهمّان للغازات، الغازات المثالية وهو نموذج افتراضي للغازات (غير موجود في الطبيعة) بقوانين خاصة ولكنه مهم لدراسة سلوك الغازات في الحالات المختلفة وهو حلم لكل دارس أو باحث في هذا المجال، والغازات المثالية هي في الأساس كتل نقطية تتحرك في حركة ثابتة وعشوائية ومستقيمة في شروط مثالية للدراسة. أمّا الغازات الحقيقية هي الغازات الموجودة في الطبيعة فعلاً ولكنّها تتبع قوانين الغاز المثالي عند شروط مثالية، وهي الضغوط المنخفضة ودرجات الحرارة العالية جداً، وتبدأ الغازات بالخروج عن هذه القوانين عند الضغوط المرتفعة ودرجات الحرارة المنخفضة.

متغيرات الغازات الأربعة هي: الضغط (P) والحجم (V) وعدد مولات الغاز (n) ودرجة الحرارة (T) والثابت في المعادلة هو R ، والمعروف باسم ثابت الغاز، وتجتمع هذه المؤثرات في معادلة واحدة تدعى معادلة الغازات المثالية وهي: PV=n*R*T

تعتبر بساطة وسهولة هذه العلاقة سبباً هاماً في تعاملنا مع الغازات على أنها مثالية.

وقانون الغاز المثالي هو ببساطة مزيج من جميع قوانين الغاز البسيطة، وهي ثلاثة قوانين تخضع لها جميع الغازات عندما تكون الضغوط منخفضة، ودرجات الحرارة عالية، وهي:

  • قانون شارل الذي يدرس تغير حجم الغاز بتغير درجة الحرارة مع ثبات العوامل الأخرى والعلاقة هي علاقة طردية أي كلما زادت درجة حرارة الغاز يزداد حجمه وكلما قلت درجة حرارته يقل حجمه.
  • قانون أفوجادرو الذي يدرس علاقة حجم الغاز مع كمية الغاز، يتناسب حجم الغاز بعلاقة طردية مع كمية الغازعند درجة حرارة وضغط ثابتين أي كلما زادت كمية الغاز زاد حجمه عند ثبات درجة الحرارة والضغط المطبق.
  • قانون بويل الذي يدرس العلاقة بين الضغط والحجم عند درجة حرارة ثابتة وهذه العلاقة هي علاقة عكسية أي كلما زاد الضغط قلّ الحجم وكلما زاد الحجم يكون الضغط المطبق أقل.

لكن جزيئات الغاز المثالية نفسها لا تأخذ أي حجم،(يأخذ الغاز الحجم منذ أن تتمدد الجزيئات إلى مساحة كبيرة من الفضاء)، جزيئات الغاز المثالي يتم تقريبها كجزيئات نقطية ليس لها حجم في حد ذاتها. وممّا تقدّم نجد أنّه يكون معامل الضغط ثابت في حالة الغاز المثالي، حيث أنّ معادلة الغاز المثالي يجب أن تكون محققة دوماً لهذا يجب أن يكون الحجم ثابت لتبقى المعادلة محققة، ويكون معامل الضغط ثابت لجميع الغازات في هذه الحالة لأن من قانون بويل في حالة ثبات العوامل الأخرى يتناسب الضغط والحجم بعلاقة عكسية، فثبات أحد العاملان يؤدي إلى ثبات الآخر كي يبقى القانون محققًّا.

أكمل القراءة

80 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "لماذا يكون معامل الضغط ثابت لجميع الغازات في حالة ثبوت الحجم؟"؟