محتويات
قانون الضغط المثالي
بماذا يختص قانون الضغط المثالي؟
يختص قانون الضغط المثالي (Ideal Gas Law) بالغازالمثالي بحيث يتم افتراض أن جزيئاته لا تتجاذب ولا تتنافر فيما بينها، وإنما تخضع فقط لقوى الاصطدام المرن بين الجزيئات أو اصطدام الجزيئات المرن مع جدران الحاوية، وفي الواقع فإنه لا يوجد غاز مثالي إلا أن بعض الغازات تقترب من الظروف المثالية في ظروف درجات الحرارة العادية والضغط القريب من الضغط الجوي ويتم تطبيق قانون الضغط المثالي عليها، وينص قانون الضغط المثالي على:[١]
ضغط الغاز (بوحدة الضغط الجوي) x الحجم الذي يمتصه الغاز (باللتر) = ثابت الغاز x عدد مولات الغاز x درجة الحرارة (بالكلفن).[١]
ض x ح= ث x ن x د؛ حيث إنّ: ث= 0.082
مثال على قانون الضغط المثالي
عينة من الأرجون عدد مولاتها 4.22 مول ولها ضغط 1.21 ضغط جوي ودرجة حرارتها 307 كلفن، ما هو حجمها؟[٢]
باستخدام قانون الضغط المثالي يتم احتساب الحجم كما يأتي:
ض x ح= ث x ن x د
1.21 x ح= 0.082x 4.22 x 307.
وبقسمة الطرفين على 1.21 يصبح ناتج الحجم =87.9 ليتر.
يختص قانون الضغط المثالي بالغاز المثالي الذي لا يحتوي أي نوع من قوى التجاذب والتنافر بين جزيئاته.
قانون باسكال للضغط
ما هو نص قانون باسكال؟
ينص قانون باسكال (Pascal Law) على أن الضغط المطبّق على سائل محصور في منطقة معينة ينتقل دون تناقص عبر السائل وفي جميع الاتجاهات بغض النظر عن المنطقة التي تم تطبيق الضغط عليها، ونص قانون باسكال رياضيًا على النحو الآتي:
الضغط =القوة (نيوتن) / المساحة (متر مربع).
ض= ق/ م. ويقاس الضغط بوحدة الباسكال (نيوتن/ متر مربع).[٣]
مثال على قانون باسكال
يتم التأثير على مكبس بقوة مقدارها 200 نيوتن، إذا علمت أن مساحة المكبس تساوي 0.1 متر مربع، جد الضغط الواقع عليه؟[٤]
يتم التعويض في قانونباسكال لإيجاد قيمة الضغط كما يأتي:
ض=ق/ م.
ض=200/0.1.
ض= 2000 باسكال.
يحسب قانون باسكال الضغط بقسمة القوة المطبقة على المساحة المعرّضة للقوة.
قانون بويل للضغط
ما العلاقة التي يدرسها قانون بويل؟
يدرس قانون بويل (Boyle’s Law) العلاقة بينالضغط المطبّق على الغاز وحجمه في درجة حرارة وعدد مولات ثابتين، وينص على أن حجم الغاز الموجود في وعاء معيّن يتناسب تناسبًا عكسيًا مع الضغط الواقع عليه، ويقاس بالملليمتر من الزئبق، ونص قانون بويل هو كالآتي:
الضغط الابتدائي x الحجم الابتدائي=الضغط النهائي x الحجم النهائي.[٥]
ض x 1 ح 1= ض x 2 ح 2.
مثال على قانون بويل
وعاء به مكبس يتم استخدامه لضغط الغاز بداخله إذا كان الضغط في الحاوية هو 765 مم زئبق والحجم 1.00 لتر في البداية، وتم تعديل المكبس ليصبح الحجم النهائي للغاز 0.500 لتر، جد الضغط النهائي؟
باستخدام قانون بويل يتم تعويض القيم المعطاة في المعادلة كما يأتي:[٥]
ض x 1 ح 1= ض x 2 ح 2.
ض 2 1x765= 0.500x.
بقسمة الطرفين على 0.500 ينتج لدينا قيمة الضغط النهائي وهي ض 2= 1530 مم زئبق.
يدرس قانون بويل العلاقة بين الضغط المطبق على الغاز وحجم الغاز.
قانون تشارلز للضغط
ماذا يدرس قانون تشارلز؟
ينص قانون تشارلز Charles's law) على أن حجم أي غاز يعتمد بشكل أساسي على درجة حرارته المُطلقة وذلك في ظل ثبات ضغط الغاز، بحيث يتناسب حجم الغاز طرديًا مع درجة الحرارة التي تؤثر عليه في ظروف ضغط ثابت للغاز، ونص قانون تشارلز كالآتي:[٦]
حجم الغاز= ثابت الغاز x درجة الحرارة. [٧]
ح (باللتر) = ث x د (بالكلفن)
وفي وسطين مختلفين واعتمادًا على وجود ثابت للغاز فإنه:
ح 1\ د 1= ح 2\ د 2.
مثال على قانون تشارلز
بالون هيليوم يزن 130 جراماً في درجة حرارة 300.15 كلفن وحجمه 1.5 ليتر، تم نقله إلى موقع آخر درجة حرارته 283.15 كلفن كم سيصبح حجم البالون علمًا أنالضغط الجوي ثابت في كلا الموقعين عند قيمة 1 ضغط جوي؟[٧]
يتم التعويض في قانون تشارلز لإيجاد الحجم النهائي للبالون:
ح 1\ د 1= ح 2\ د 2.
1.5\ 300.15= ح 2\ 283.15.
وبضرب الطرفين ب 283.15 ينتج لدينا ح 2= 1.42 ليتر.
يدرس قانون تشارلز العلاقة بين حجم الغاز وتأثير درجة الحرارة على الحجم.
قانون أفوجادرو للضغط
على ماذا ينص قانون أفوجادرو؟
ينص قانون أفوجادرو (Avogadro’s law) على أن عدد جزيئات الغاز يتناسب طرديًا مع الحجم الذي يشغله الغاز عند ضغط ودرجة حرارة ثابتين، وقانون أفوجادرو رياضيًا كما يأتي:[٨]
حجم الغاز\ عدد الجزيئات= ثابت.
ح\ ن = ث.
وفي وسطين مختلفين يتم التعويض في المعادلة:
ح 1\ ن 1= ح 2\ ن 2.
مثال على قانون أفوجادرو
يملأ مول واحد من غاز الهيليوم بالونًا فارغًا يصل حجمه إلى 1.5 لتر.،ما هو حجم البالون إذا تمت إضافة 2.5 مول إضافي من غاز الهيليوم؟[٨]
يتم التعويض في معادلة أفوجادرو للحصول على الحجم النهائي للبالون.
ح 1\ ن 1= ح 2\ ن 2.
1.5\ 1= ح 2\ 3.5.
وبضرب طرفي المعادلة ب 3.5 نحصل على ح 2= 5.25 ليتر.
ينص قانون أفوجادرو على أن حجم الغاز يتناسب تناسبًا طرديًا مع عدد جزيئاته.
قانون شارل للضغط
ما هو قانون شارل للضغط؟
ينص قانون شارل (Charles' law) على أن حجمكتلة ثابتة من الغاز عند ضغط ثابت يتناسب طرديًا مع درجة حرارته، وينص قانون شارل رياضيًا على ما يلي:[٩]
حجم الغاز= حجم الغاز عند درجة حرارة 0 مئوية x (1 +درجة الحرارة / 273).
ح= ح 0 x (1 + د / 273).
مثال على قانون شارل
يحتل نوع من الغاز حجمًا يبلغ 0.4 ليتر عند 0 درجة مئوية وضغط يبلغ 780 ملم زئبق. ما الحجم (باللترات) الذي سيشغله عند 80 درجة مئوية و 780 ملم زئبق؟
بالتعويض في معادلة شارل يتم الحصول على الحجم النهائي للغاز بعد زيادة درجة حرارته، ولكن يتم حويل درجة الحرارة إلى كلفن في البداية بإضافة 273 إلى درجات الحرارة المعطاة، لتصبح د 0= 273 ود=353 كلفن.[١٠]
ح 1\ د 1= ح 2\ د 2.
0.4\ 273= ح 2\ 353
ح 2=0.517 ليتر.
ينص قانون شارل للضغط على أن حجم كتلة ثابتة من الغاز عند ضغط ثابت يتناسب طرديًا مع درجة حرارته
قانون جاي لوساك للضغط
ماذا يدرس قانون جاي لوساك؟
يدرس قانون جاي لوساك (Gay-Lussac's Law) العلاقة بين درجة حرارة الغاز وضغطه وينص على أن ضغط كتلة معينة من الغاز يختلف على نحو مباشر مع درجة الحرارة المطلقة للغاز، على افتراض ثبات الحجم، ويعبر عن معادلة جاي لوساك كما يأتي:[١١]
الضغط الابتدائي x درجة الحرارة الابتدائية= الضغط النهائي x درجة الحرارة النهائية.
ض 1 x د 1= ض 2 x د 2.
مثال على قانون جاي لوساك
في علبة تحتوي على غاز مضغوط تحت ضغط 3.00 ضغط جوي عند درجة حرارة 298 كلفن، جد الضغط في العلبة عند درجة حرارة 1118 كلفن؟[١١]
يتم التعويض فيمعادلة جاي لوساك لإيجاد قيمة الضغط بعد رفع درجة الحرارة كما يأتي:
ض 1\ د 1=ض 2 \ د 2.
3 \ 298 =ض 2 \1118.
وبضرب الطرفين ب 1118 ينتج لدينا ض 2= 11.3 ضغط جوي
يدرس قانون جاي لوساك العلاقة بين درجة الحرارة والضغط للغازات في الأوعية غير المرنة.
المراجع
- ^ أ ب "What is the ideal gas law?", www.khanacademy.org, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ↑ "The Ideal Gas Law and Some Applications", opentextbc.ca, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ↑ "Pascal's principle", www.britannica.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ↑ "Pascal Law", byjus.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ^ أ ب "The Pressure-Volume Relationship: Boyle’s Law", chem.libretexts.org, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ↑ "Charles's law", www.britannica.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ^ أ ب "The Equation of Charles's Law", chemistrygod.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ^ أ ب "Avogadro’s law", byjus.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ↑ "Charles' law", www.oxfordreference.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ↑ "Charles Law Formula", byjus.com, Retrieved 24/3/2021. Edited.
- ^ أ ب " Gay-Lussac's Law", chem.libretexts.org, Retrieved 27/3/2021. Edited.
