محتويات
الغاز
يُعدّ الغاز أحد حالاتِ المادّة الثلاثة: الصلبة والسائلة والغازيّة، وتختلفُ هذه الحالات عن بعضها في الطريقة التي تَملأُ بها الفراغ، وتُغيّر شكلَها؛ فالغاز مثلاً ليس له شكلٌ ثابت، أو حجم ثابت، لكنّه ينتشرُ في الوعاء الذي يحتويه ويأخذ شكلَه، كما أنّ الغازات أقلُّ سُمكاً وأخفّ وزناً من المواد الصلبة والسائلة، ويُمكن تمييزُ الغازات من خلال العديدِ من الخواصّ الكيميائيّة المختلفة كالوزن، والقدرة على الامتصاص، وغيرها.
قوانين حجم الغاز
قوانين الغازات هي مجموعةٌ من القوانين التي تُفسّر العلاقةَ بين درجة الحرارة والضغط والحجم وعدد الجسيمات في وعاء من الغاز، وهي:
قانون بويل
ينصّ قانون بويل على أنّ حجمَ كتلةٍ معيّنة من الغاز يتناسبُ تناسباً عكسيّاً مع الضغط المؤثِّر عليها عند ثبوتِ درجة الحرارة، أيّ إنّ حاصلَ ضربِ الضغط في الحجم يبقى ثابتاً ما لم يَحدثْ تغيّرٌ في درجة الحرارة أو عددِ الجسيمات داخل الوعاء، ويُمكن التعبير عن ذلك بالقانون الآتي:
ض × ح = ثابت، حيث إنّ:
- ح هي حجم كتلةٍ معيّنة من الغاز، وض هي مقدارُ الضغط المؤثّر على الغاز، و(ثابت) يعتمدُ على قيمةِ الغاز وكتلته ودرجة الحرارة. ومنه ينتج أنّ: ض1 × ح1 = ض2 × ح2
- ض1: الضغط المؤثّر على الغاز الأول.
- ح1: حجم كتلة معيّنة من الغاز الأول.
- ض2 : الضغط المؤثّر على الغاز الثاني.
- ح2: حجم كتلة معيّنة من الغاز الثاني.
قانون شارل
ينصّ قانون شارل على أنّ حجمَ كميّة معيّنة من غازٍ ما يتناسبُ تناسباً طرديّاً مع درجةِ حرارته المُطلقة تحت ضغط ثابت، أي إنّ الغازَ يتمدّد بحجمه الأصليّ نفسه مع كلّ درجةِ حرارةٍ تزدادُ، فتبقى نسبةُ حجمِ الغاز إلى درجة حرارته ثابتةً، إذا لم يحدُثْ تغيّرٌ في الضغط، ويُمكنُ التعبير عن ذلك بالقانون الآتي: ح/د = ثابت، حيث إنّ:
- ح هي حجم الغاز، ود هي درجة الحرارة المُطلَقة للغاز وتُقاسُ بالكِلفِن، ومن ذلك نستنتج أنّ: ح1 / د1 = ح2 / د2
- ح1: حجم العيّنة الأولى من الغاز.
- د1: درجة الحرارة المُطلَقة للغاز الأول.
- ح2: حجم العيّنة الثانية من الغاز.
- د2: درجة الحرارة المطلَقة للغاز الثاني.
قانون غاي لوساك
ينصّ قانون غاي لوساك على أنّ ضغطَ كميّة محدّدة من الغاز يتناسبُ تناسباً طرديّاً مع درجةِ حرارته المطلَقة إذا ما تمّ إبقاءُ حجمِ الغاز ثابتاً. أي إنّ: ض1 / د1 = ض2 / د2، حيث إنّ:
- ض1: الضغط عند الغاز الأوّل.
- د1: درجة الحرارة عند الغاز الأوّل.
- ض2: الضغط عند الغاز الثاني.
- د2: درجة الحرارة عند الغاز الثاني.
قانون الغاز المثاليّ
ض ح = ن ث د، حيث إنّ:
- ض: الضغط ( بوحدة ضغط جوّي)
- ح: حجم الحيّز (بوحدة لتر).
- ن: كمّية المادّة (بوحدة المول).
- ث: ثابت الغاز العامّ ويُساوي 0.0821 لتر.ضغط جوي / مول. كلفن.
- د: درجة الحرارة (بوحدة الكلفن)
