قانون الغاز المثالي .. تطبيقات عملية على قانون الغاز المثالي , مما لا شك فيه أن هذا الموضوع من أهم وأفضل الموضوعات التي يمكن أن أتحدث عنها اليوم، حيث أنه موضوع شيق ويتناول نقاط حيوية، تخص كل فرد في المجتمع، وأتمنى من الله عز وجل أن يوفقني في عرض جميع النقاط والعناصر التي تتعلق بهذا الموضوع.
يعد قانون الغاز المثالي من القوانين المهمة جدًا في الفيزياء ، ومن خلال هذا القانون تم فتح باب للعديد من التطبيقات والاكتشافات التي تعتمد بشكل أو بآخر على هذا القانون الفيزيائي ، وفي هذا المقال سنتعرف على هذا القانون بالتفصيل وسنذكر العديد من التطبيقات عليها.
تحديد قانون الغاز المثالي
يوجد قانون الغاز المثالي لأن طبيعة الغازات معقدة ، لأنها مليئة بالمليارات والمليارات من جزيئات الغاز النشطة التي يمكن أن تتصادم وربما تتفاعل مع بعضها البعض ، ولأنه من الصعب وصف الغاز الحقيقي بالضبط ، فقد أنشأ العلماء مفهوم الغاز المثالي كتقريب يساعدنا على نمذجة والتنبؤ بسلوك الغازات يشير مصطلح الغاز المثالي إلى غاز افتراضي يتكون من جزيئات تتبع بعض القواعد وهي:[1]
- جزيئات الغاز المثالية لا تجتذب أو تتنافر: سيكون التفاعل الوحيد بين جزيئات الغاز المثالية تصادمًا مرنًا عندما تتصادم مع بعضها البعض أو تصادمًا مرنًا بجدران الوعاء الذي توجد فيه.
- جزيئات الغاز المثالية ليس لها حجم: يأخذ الغاز الحقيقي حجمًا لأن الجزيئات تتمدد على مساحة كبيرة من الفضاء ، لكن جزيئات الغاز المثالية تقترب كجزيئات لا معنى لها ليس لها حجم في حد ذاتها.
في الواقع ، لا توجد غازات مثالية تمامًا ، ولكن هناك الكثير من الغازات القريبة بدرجة كافية من الغاز المثالي ، وأن مفهوم الغاز المثالي تقريبًا مفيد جدًا للعديد من الغازات القريبة من شكل الغاز المثالي ، وفي الواقع أيضًا لدرجات الحرارة بالقرب من درجة حرارة الغرفة والضغوط القريبة من الضغط الجوي ، فإن العديد من الغازات التي نهتم بها تكون مثالية للغاية تقريبًا ، وإذا كان ضغط الغاز كبيرًا جدًا ، أو إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا ، فقد يكون هناك انحرافات كبيرة عن النموذج المثالي قانون الغاز في ذلك الوقت.
تطبيقات قانون الغاز المثالي
هناك العديد من التطبيقات في حياتنا التي تعتمد على قانون الغاز المثالي ، منها:[2]
بخاخ طلاء
حيث تعتمد بخاخات الطلاء أو البخاخات بشكل عام على قانون بويل ، حيث يمكن أن يحتوي الطلاء على مادتين ، إحداهما هي الطلاء نفسه ، والمادة الأخرى عبارة عن غاز مضغوط في صورة سائلة داخل العلبة ، وعلى الرغم من أن درجة غليان السائل المسال الغاز أقل من درجة حرارة الغرفة ، لكنه لا يغلي فعلاً داخل العلبة ، ولا يتحول إلى حالة غازية ، لأن العلبة مغلقة بإحكام ، وبمجرد الضغط على البخاخ ويبدأ الغاز في ترك العلبة ، تبدأ حالة الغليان ويتمدد الغاز المسال ويتحول إلى حالة غازية وتضغط على مادة الطلاء داخل العلبة ، لذلك تندفع المادة الطلاء لأعلى من فوهة البخاخ حيث يهرب الغاز من العلبة.
الغوص
أجسامنا مبنية وقصد العيش تحت ضغط طبيعي ، والضغط المتزايد يسبب العديد من المشاكل الصحية ، وهنا سبب ضرورة الصعود البطيء ، فكلما تحرك الغواص لأسفل إلى قاع الماء ، زاد الضغط ، وتؤدي زيادة الضغط إلى انخفاض الحجم ، فيبدأ دم الغواص بامتصاص غاز النيتروجين والعكس يحدث عندما يبدأ الغواص في الصعود مرة أخرى ، وتبدأ جزيئات غاز النيتروجين في التمدد والعودة إلى حجمها الطبيعي. ونفس الفوضى التي تحدث في المياه الغازية تسبب انحناءات متتالية للغواص ، والتي يشعر خلالها بألم شديد ، وفي أسوأ الحالات هذا الانخفاض المفاجئ في ضغط الجسم يمكن أن ينهي حياة الغطاس على الفور.
طفاية حريق
تتكون مطفأة الحريق من أسطوانة طويلة مع ذراع تشغيل في الأعلى ، وداخل الأسطوانة يوجد أنبوب من ثاني أكسيد الكربون محاط بكمية من الماء ، مما يخلق ضغطًا حول أنبوب ثاني أكسيد الكربون ، حيث يمتد أنبوب السيفون رأسياً على طول طول مطفأة الحريق ، وبوجود ثقب واحد في الماء بالقرب من القاع ، يفتح الطرف الآخر في غرفة تحتوي على آلية زنبركية متصلة بصمام تحرير في أنبوب ثاني أكسيد الكربون ، وعندما يتم ضغط ذراع التشغيل ، ينشط آلية الزنبرك ، التي تخترق صمام الإطلاق أعلى أنبوب ثاني أكسيد الكربون ، وعندما يفتح الصمام ، ينسكب ثاني أكسيد الكربون ، مما يضغط على الماء ، وهذا الخليط عالي الضغط من الماء وثاني أكسيد الكربون يخرج من النار. أنبوب طفاية.
قانون الغاز المثالي
يعتمد قانون الغاز المثالي على الضغط والحجم ودرجة الحرارة والكمية ، وهي الخصائص الفيزيائية المستقلة الأربعة الوحيدة للغاز ، وفي الواقع لأننا لسنا بحاجة إلى تحديد الغاز لتطبيق قوانين الغاز ، وهو ثابت الغازات في القانون هو نفسه بالنسبة لجميع الغازات ، حيث نحدد هذا الثابت بالرمز R ، لذلك تتم كتابة معادلة قانون الغاز الطبيعي على النحو التالي:[3]
PV = nRT
يتم استخدام قانون الغاز المثالي مثل أي قانون غاز آخر ، مع الانتباه إلى الوحدات والتأكد من التعبير عن درجة الحرارة بوحدة كلفن. ومع ذلك ، فإن قانون الغاز المثالي لا يتطلب تغييرًا في ظروف عينة الغاز ، ويشير قانون الغاز المثالي إلى أنه إذا كنت تعرف أي ثلاث خواص فيزيائية للغاز ، فيمكنك حساب الخاصية الرابعة.
الفرق بين الغاز المثالي والغاز الحقيقي
في حالات المادة الثلاث التي يتم التعرف عليها من خلال خواصها ، المواد الصلبة والسوائل والغازات ، يكون للمواد الصلبة كتلة وشكل محددين بسبب الجذب الجزيئي القوي ، وفي السوائل تتحرك الجزيئات وتؤدي إلى اتخاذ شكل الحاوية التي توجد فيها بينما في الغازات تكون الجزيئات حرة الحركة في أي مكان في الحاوية يوجد فيها نوعان من الغازات ، الغاز الحقيقي والغاز المثالي ، ويمكن تلخيص الفرق بين الغازين على النحو التالي:[4]
- الغاز المثالي: يُعرَّف الغاز المثالي بأنه غاز يخضع لقوانين الغاز تحت جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة ، والغازات المثالية لها سرعة وكتلة وليس لها حجم ، وعند مقارنتها بالحجم الإجمالي للغاز ، فإن الحجم المشغول بالغاز لا يكاد يذكر ، ولا يثخن ولا يحتوي على نقطة ثلاثية.
- الغاز الحقيقي: يُعرَّف الغاز الحقيقي بأنه غاز لا يتوافق مع قوانين الغاز تحت جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة القياسية ، وعندما يصبح الغاز هائلاً ويتمدد ، فإنه ينحرف عن سلوكه المثالي ، وتكون للغازات الحقيقية السرعة والحجم والكتلة .
سيشرح هذا الجدول بالتفصيل الفرق بين الغاز الحقيقي والغاز المثالي:
الغاز الحقيقي الغاز المثالي له حجم لا يحتوي على تصادمات حجم غير مرن بين الجسيمات تصادم مرن للجسيمات هناك قوة جذب بين الجسيمات لا توجد قوة جذب بين الجسيمات وهي موجودة بالفعل في البيئة لا توجد بالفعل في البيئة إنها هو غاز افتراضي يكون ضغطه أقل مقارنة بغازه المثالي.
في الختام ، تعرفنا على قانون الغاز المثالي بتفصيل دقيق ، وكذلك أهم التطبيقات العملية في حياتنا على هذا القانون ، حيث ذكرنا الصيغة الرياضية للقانون ، وكما أوضحنا الفرق بين الغاز الحقيقي و غاز مثالي.
المراجع
خاتمة لموضوعنا قانون الغاز المثالي .. تطبيقات عملية على قانون الغاز المثالي ,وفي نهاية الموضوع، أتمنى من الله تعالى أن أكون قد استطعت توضيح كافة الجوانب التي تتعلق بهذا الموضوع، وأن أكون قدمت معلومات مفيدة وقيمة.