الغازات - الطاقة الكيميائية .. الفيزياء
الغازات
توجد المادة في ثلاث حالات مختلفة : صلبة وسائلة وغازية .
فالغازات تتميز بأن ذراتها أو جزيئاتها تنتقل بشكل عشوائي وبسرعة عددية هائلة وبأن التصادمات بينها كثيرة بسبب وفرة عددها . ويتميز الغاز المحصور في وعاء ما بضغطه الذي ينتج عن اصطدامات جزيئاته بجدران الوعاء نفسه .
والمعروف ان عدد اصطدامات جزيئات الغاز مع جدران الوعاء الموجود فيه يزداد كلما تضاءل حجمه ، وترتفع بالتالي قيمة ضغطه . والمعادلة التي تربط بين حجم الغاز ح وضغطه ض تعرف بقانون بويل وهي كالاتي : ض = ث / ح حيث تمثل ث كمية ثابتة .
وتجدر الاشارة الى أن درجة حرارة الغاز هي مقياس المتوسط طاقة جزيئاته الحركية . فسرعة الجزيئات تكبر كلما ارتفعت درجة حرارتها ، وتكون النتيجة أن الضغط يزداد اذا بقي الحجم ثابتا ؛ أو أن الحجم يزداد اذا بقي الضغط ثابتا . وينص قانون شارل على أن ارتفاع درجة حرارة أي غاز مقدار درجة مئوية ( م°) واحدة كفيل بزيادة حجمه بنسبة ۲۷۳/۱ من الحجم الذي يحتله على درجة صفر م .
نستنتج من ذلك أن حجم الغاز ينعدم من الناحية النظرية اذا انخفضت درجة حرارته الى - ٢٧٣ ، أي الى درجة الصفر المطلق .
والمعروف ان بلوغ هذه الدرجة صعب من الناحية العملية . الا انه ان الالوان تبين رغم ذلك أن استخدام مقياس حراري يبتدىء بالصفر المطلق أمر بالغ الاهمية في مجالات عديدة . وقد اطلق على درجة الحرارة في هذا المقياس اسم كلفن ، او درجة الحرارة المطلقة ، او درجة الحرارة الديناميكية الحرارية .
( يربط قانون بويل بين ضغط الغاز وحجمه على درجة حرارة ثابتة )
ومن الممكن دمج قانوني بويل وشارل في قانون واحد يسمى الغاز المثالي ، وتعبر عنه المعادلة ض × ح = ر x د التي تطبق على وحدة كمية الغاز وتتمثل فيها درجة الحرارة المطلقة بالحرف د وثابتة الغاز بالحرف ر . أما الغازات الطبيعية ، فانها تحيد قليلا عن هذه المعادلة ، خصوصا اذا ارتفعت قيمة ضغطها نتيجة ضعف قوى الجذب بين جزيئاتها القريبة بعضها من بعض الى حد كبير .
وبغض النظر عن تركيب الغاز ، فان كميات منه متساوية الحجم والضغط ودرجة الحرارة تحتوي على عدد مماثل من الجزيئات ( فرضية افوغادرو ) يبلغ حوالي ٢,٧ × ١٩١٠ جزيء / سم ۳ ، ويكون عدد الاصطدامات التي تحدث لكل منها ٥ × ۹۱۰ اصطداما بالثانية الواحدة .
يكون حجم الغاز متناسبا مع درجة حرارته اذا كان ضغطه ثابتا ( قانون شارل ) ، ويكون ضغطه متناسبا مع درجة حرارته اذا كان حجمه ثابتا .
الغازات
توجد المادة في ثلاث حالات مختلفة : صلبة وسائلة وغازية .
فالغازات تتميز بأن ذراتها أو جزيئاتها تنتقل بشكل عشوائي وبسرعة عددية هائلة وبأن التصادمات بينها كثيرة بسبب وفرة عددها . ويتميز الغاز المحصور في وعاء ما بضغطه الذي ينتج عن اصطدامات جزيئاته بجدران الوعاء نفسه .
والمعروف ان عدد اصطدامات جزيئات الغاز مع جدران الوعاء الموجود فيه يزداد كلما تضاءل حجمه ، وترتفع بالتالي قيمة ضغطه . والمعادلة التي تربط بين حجم الغاز ح وضغطه ض تعرف بقانون بويل وهي كالاتي : ض = ث / ح حيث تمثل ث كمية ثابتة .
وتجدر الاشارة الى أن درجة حرارة الغاز هي مقياس المتوسط طاقة جزيئاته الحركية . فسرعة الجزيئات تكبر كلما ارتفعت درجة حرارتها ، وتكون النتيجة أن الضغط يزداد اذا بقي الحجم ثابتا ؛ أو أن الحجم يزداد اذا بقي الضغط ثابتا . وينص قانون شارل على أن ارتفاع درجة حرارة أي غاز مقدار درجة مئوية ( م°) واحدة كفيل بزيادة حجمه بنسبة ۲۷۳/۱ من الحجم الذي يحتله على درجة صفر م .
نستنتج من ذلك أن حجم الغاز ينعدم من الناحية النظرية اذا انخفضت درجة حرارته الى - ٢٧٣ ، أي الى درجة الصفر المطلق .
والمعروف ان بلوغ هذه الدرجة صعب من الناحية العملية . الا انه ان الالوان تبين رغم ذلك أن استخدام مقياس حراري يبتدىء بالصفر المطلق أمر بالغ الاهمية في مجالات عديدة . وقد اطلق على درجة الحرارة في هذا المقياس اسم كلفن ، او درجة الحرارة المطلقة ، او درجة الحرارة الديناميكية الحرارية .
( يربط قانون بويل بين ضغط الغاز وحجمه على درجة حرارة ثابتة )
ومن الممكن دمج قانوني بويل وشارل في قانون واحد يسمى الغاز المثالي ، وتعبر عنه المعادلة ض × ح = ر x د التي تطبق على وحدة كمية الغاز وتتمثل فيها درجة الحرارة المطلقة بالحرف د وثابتة الغاز بالحرف ر . أما الغازات الطبيعية ، فانها تحيد قليلا عن هذه المعادلة ، خصوصا اذا ارتفعت قيمة ضغطها نتيجة ضعف قوى الجذب بين جزيئاتها القريبة بعضها من بعض الى حد كبير .
وبغض النظر عن تركيب الغاز ، فان كميات منه متساوية الحجم والضغط ودرجة الحرارة تحتوي على عدد مماثل من الجزيئات ( فرضية افوغادرو ) يبلغ حوالي ٢,٧ × ١٩١٠ جزيء / سم ۳ ، ويكون عدد الاصطدامات التي تحدث لكل منها ٥ × ۹۱۰ اصطداما بالثانية الواحدة .
يكون حجم الغاز متناسبا مع درجة حرارته اذا كان ضغطه ثابتا ( قانون شارل ) ، ويكون ضغطه متناسبا مع درجة حرارته اذا كان حجمه ثابتا .
تعليق