ملخص درس قانون الغاز المثالي

ملخص درس قانون الغاز المثالي، الغاز المثالي (بالإنجليزية: ideal Gas)‏ هو نموذج فيزيائي ثرموديناميك لتصرف المادة في الحالة الغازية. يفرض النموذج عدم وجود تفاعل بين جزيئات الغاز وأن جزيئات الغاز نقطية، لذا فإنه مناسب لوصف غازات ذات كثافة منخفضة، كما ينطبق على الغازات الخاملة مثل الهيليوم والنيون والآرغون التي لا تكوّن جزيئات وتكون ذراتها منفردة. هذ النموذج اكتشف في القرن 19.

مواصفات الغاز المثالي

هذا النموذج يخضع خضوعا مطلقا لقانون بويل-ماريوط. ويخضع أيضا لقانون أفوكادرو

للغاز المثالي شروط وهي على النحو التالي:

• حجم جزيئات الغاز مهملة بالنسبة للوعاء الذي يحتويه أي تحت ضغط منخفض.
• التصادمات بين جزيئات الغاز تصادمات مرنة.
• حركة جزيئات الغاز حركة عشوائية دون مؤثرات خارجية.

فالغاز المثالي هو غاز افتراضي لتسهيل التعامل مع الكثير من المتغيرات في المواضيع التي تتناولها الديناميكا الحرارية. والفرضيات أو الشروط الثلاثة هي التي تجعل الغاز الحقيقي إذا وجد في هذه الظروف يتصرف كغاز مثالي.

حجم جزيئات الغاز مهملة بالنسبة للوعاء الذي يحتويه أي تحت ضغط منخفض:

لا يمكن أن يوجد غاز ندرسه إلا وجد في وعاء وإذا قمنا بحساب حجم جزيئات الغاز وقارناها بحجم الوعاء نجده مهملا وهذا يتحقق عندما يكون ضغط الغاز عن الضغط الجوي أو اقل وعند درجة حرارة الغرفة. أما إذا وجد في ظروف من الضغط العالي مثل غاز في جرة (كغاز الفرن المستخدم للطهي) فهو لن يتصرف كغاز مثالي ولا يمكن أن نهمل حجم الغاز بالنسبة للجرة.

التصادمات بين جزيئات الغاز تصادمات مرنة: (collision involving gas molecules are totally elastic)

هذا يفترض ان الجزئيات لا تفقد أي من طاقتها عندما تتصادم مع بعضها البعض.

حركة جزيئات الغاز حركة عشوائية دون مؤثرات خارجية:

الحركة العشوائية هي تلك الحركة التي لا تخضع لأي قانون فيزيائي يمكن أن يتنبأ بها وهذه الجزئيات تتحرك بهذه الطريقة ولا يمكن أن نعرف مسار أي جزئ وكيف سيكون لذلك نفترض ان حركة الجزئيات حركة عشوائية.

طبعا هذه الفرضيات تتحقق في ظروف محددة وذلك للاقتراب قدر الإمكان لوضع قانون يحكم متغيرات الغاز (الضغط والحجم ودرجة الحرارة).

الغاز المثالي (بالإنجليزية: ideal Gas)‏ هو نموذج فيزيائي ثرموديناميك لتصرف المادة في الحالة الغازية. يفرض النموذج عدم وجود تفاعل بين جزيئات الغاز وأن جزيئات الغاز نقطية، لذا فإنه مناسب لوصف غازات ذات كثافة منخفضة، كما ينطبق على الغازات الخاملة مثل الهيليوم والنيون والآرغون التي لا تكوّن جزيئات وتكون ذراتها منفردة. هذ النموذج اكتشف في القرن 19.

سلوك الغازات المثالية والعوامل المؤثرة فيها

يتأثر سلوك الغازات المثالية بدرجة الحرارة؛ حيث تتناسب درجة الحرارة طردياً مع متوسط الطاقة الحركية للجزيئات، كما يتأثر أيضاً بالضغط الذي ينتج بسبب تصادم جزيئات الغاز مع جدران الحاوية، وتتصرف جزيئات الغاز المثالي كأنها كرات صلبة؛ حيث إنّها تتحرك باستمرار وباتجاهات عشوائية.

قانون الغاز المثالي

قانون الغاز المثالي هو قانون في الفيزياء الذي يصف سلوك الغازات الثنائية المكونة من جزيئات غير متفاعلة. يعتبر قانون الغاز المثالي نموذجًا تقريبيًا للسلوك الحقيقي للغازات في ظروف معينة.

يتم تمثيله بالمعادلة التالية:

• PV = nRT

حيث:

• P هو الضغط (Pressure) للغاز بوحدة بسكال.
• V هو الحجم (Volume) للغاز بوحدة متر مكعب.
• n هو عدد المولات (Moles) للغاز.
• R هو الثابت العام للغاز (Universal Gas Constant) ويساوي 8.314 جول/كلمول.كلفن.
• T هو درجة الحرارة (Temperature) للغاز بوحدة كلفن.

قانون الغاز المثالي يفترض أن الجزيئات في الغاز لا تتفاعل مع بعضها البعض وأن الحجم الذي تشغله الجزيئات نفسه مقارنةً بحجم الحاوية ضئيل جدًا. يستخدم قانون الغاز المثالي لحساب الخصائص الحجمية والضغطية والحرارية للغازات في الحالات القياسية أو في حالة الاقتراب من الحالة القياسية.

مع ذلك، يجب ملاحظة أن قانون الغاز المثالي ليس دقيقًا بنسبة 100% ولا ينطبق على جميع أنواع الغازات في جميع الظروف. في الظروف غير القياسية، مثل ضغوط عالية أو درجات حرارة منخفضة جدًا، يمكن أن يكون هناك تباينات عن قانون الغاز المثالي. في هذه الحالات، يتطلب توصيف السلوك الحقيقي للغازات استخدام نماذج أكثر تعقيدًا مثل معادلة فان دير والز-غوتليب.

ملخص درس قانون الغاز المثالي

1. ما حجم الأكسجين عند درجة حرارة 423.0 K وضغط 127.4 kPa،الذي ينتج عن تحلُّل 129.7 g من BaO2 إلى BaO،O2؟

• الإجابة الصحيحة هي 10.57

2. كم مترًا مكعبًا من الهواء عند ضغط 1.00 bar،ودرجة حرارة 0.00∘C يلزم لكل طن من FeO23 لتحويل المركب FeO23 إلى الحديد في فرن عالٍ، مع افتراض عدم إضافة مادة صهاره‎‎. في هذا التدريب، افترض أن الهواء يمثِّل نسبة 21.0% من حجم الأكسجين. ثابت الغاز يساوي 8.2057 m³⋅atm/mol⋅K.

• الإجابة الصحيحة: 213 m³