•••Tatomm / iStock / GettyImages
في حياتك اليومية ، من المحتمل أن تتعامل مع حقيقة أنك محاط بالغازات ، بشكل عام في شكل هواء ، ولكن في بعض الأحيان في أشكال أخرى. سواء كانت باقة البالونات المليئة بالهيليوم التي تشتريها لشخص عزيز عليك أو الهواء الذي تضعه في إطارات سيارتك ، يجب أن تتصرف الغازات بطريقة يمكن التنبؤ بها لتستفيد منها.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تتصرف الغازات بشكل عام بالطريقة الموضحة في قانون الغاز المثالي. تتصادم الذرات أو الجزيئات المكونة للغاز مع بعضها البعض ، لكنها لا تنجذب إلى بعضها البعض كما هو الحال مع تكوين مركبات كيميائية جديدة. الطاقة الحركية هي نوع الطاقة المرتبطة بحركة هذه الذرات أو الجزيئات ؛ هذا يجعل الطاقة المرتبطة بالغاز متفاعلة مع التغيرات في درجة الحرارة. بالنسبة لكمية معينة من الغاز ، سيؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى انخفاض الضغط إذا ظلت جميع المتغيرات الأخرى ثابتة.
تختلف الخصائص الكيميائية والفيزيائية لكل غاز عن تلك الخاصة بالغازات الأخرى. قام العديد من العلماء بين القرنين السابع عشر والتاسع عشر بعمل ملاحظات أوضحت السلوك العام للعديد من الغازات في ظل ظروف خاضعة للرقابة. أصبحت النتائج التي توصلوا إليها أساس ما يعرف الآن باسم قانون الغاز المثالي.
صيغة قانون الغاز المثالي هي كما يلي:
PV = nRT = NkT
أين،
- P = الضغط المطلق
- V = الحجم
- ن = عدد الشامات
- R = ثابت الغاز العام = 8.3145 جول لكل مول مضروبًا في وحدات كلفن لدرجة الحرارة ، ويُعبر عنها غالبًا بـ "8.3145 J / mol K"
- T = درجة الحرارة المطلقة
- N = عدد الجزيئات
- ك = ثابت بولتزمان = 1.38066 × 10-23 جول لكل كلفن من وحدات درجة الحرارة
- نأ = رقم أفوجادرو = 6.0221 × 1023 جزيئات لكل مول
باستخدام صيغة قانون الغاز المثالي - وقليلًا من الجبر - يمكنك حساب كيفية تأثير التغير في درجة الحرارة على ضغط عينة ثابتة من الغاز. باستخدام خاصية متعدية ، يمكنك التعبير عن التعبير:
PV = nRT \ يعني \ frac {PV} {nR} = T.
بما أن عدد المولات ، أو كمية جزيئات الغاز ، ثابت ، وعدد المولات مضروب في ثابت ، أي تغيرات في درجة الحرارة من شأنها أن تؤثر على الضغط أو الحجم أو كليهما في وقت واحد لعينة معينة من غاز.
وبالمثل ، يمكنك أيضًا التعبير عن الصيغة بطريقة تحسب الضغط. هذه الصيغة المكافئة:
ف = \ فارك {nRT} {الخامس}
يوضح أن التغيير في الضغط ، وكل الأشياء الأخرى التي تظل ثابتة ، ستغير درجة حرارة الغاز بشكل متناسب.