قانون الغاز المثالي
7-2
قانون الغاز المثالي
The Ideal Gas Law
الأهداف
- تربط عدد الجسيمات بالحجم مستخدمًا مبدأ أفوجادرو.
- تربط كمية الغاز وضغطه ودرجة حرارته وحجمه مستخدمًا قانون الغاز المثالي.
- تقارن بين خصائص الغاز الحقيقي والغاز المثالي.
مراجعة المفردات
المول: وحدة قياسية دولية تستخدم لقياس كمية المادة، وتمثل مقدار المادة النقية التي تحتوي على (6.02 \times 10^{23}) من الجسيمات.
المفردات الجديدة
- مبدأ أفوجادرو.
- الحجم المولاري.
- ثابت الغاز المثالي (R).
- قانون الغاز المثالي.
الفكرة الرئيسة
يربط قانون الغاز المثالي بين عدد المولات وكل من الضغط ودرجة الحرارة والحجم.
الربط مع الحياة
تعلم أن إضافة الهواء إلى إطار السيارة يزيد من ضغط الهواء في الإطار، ولكن هل تعلم أن قيمة الضغط المحددة للإطار هي قيمة الضغط في الإطار عندما يكون باردًا؟ فعندما تتحرك إطارات السيارات على الطريق يعمل الاحتكاك على رفع درجة الحرارة فيزيد الضغط. .
مبدأ أفوجادرو
Avogadro’s Principle
تختلف حجوم جسيمات الغازات، ومع ذلك تفترض نظرية الحركة الجزيئية أن جسيمات الغاز في أي عينة تكون متباعدة كثيرًا جدًا، بحيث يصبح تأثير حجم الجسيمات قليلًا جدًا على الحجم الذي يشغله الغاز؛ فمثلًا يشغل (1000) جسيم من غاز الكربون الكبير نسبيًا الحجم نفسه لـ (1000) جسيم من غاز الهيليوم الأصغر حجمًا عند نفس درجة الحرارة والضغط.
وكان أفوجادرو في عام 1811م أول من قدم هذه الفكرة. وينص مبدأ أفوجادرو على أن الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تحتوي العدد نفسه من الجسيمات عند نفس درجة الحرارة والضغط. ويبين الشكل 7-5 حجومًا متساوية من ثاني أكسيد الكربون والهيليوم والأكسجين.
الحجم وعدد المولات
درست سابقًا أن المول الواحد في أي مادة يحتوي على:
[
6.02 \times 10^{23}
]
من الجسيمات. والحجم المولاري لغاز هو الحجم الذي يشغله (1 mol) منه عند الظروف المعيارية STP، ويرمز لها بـ:
[
standard\ temperature\ and\ pressure
]
وتعرف درجة حرارة (0.0^\circ C) والضغط الجوي (1 atm) بدرجة الحرارة والضغط المعياريين. وهناك في كل (1 mol) من أي غاز عند الظروف المعيارية (22.4 L). لذا يمكنك استعمال:
[
22.4\ L/mol
]
بوصفه معامل تحويل عندما يكون الغاز في الظروف المعيارية.
فإذا رغبت مثلًا في معرفة عدد المولات في عينة من غاز حجمها (3.72 L) في الظروف المعيارية، فعليك استخدام الحجم المولاري للتحويل من وحدات الحجم إلى مولات:
[
3.72 L \times \frac{1 mol}{22.4 L} = 0.166 mol
]
الشكل 7-5
الصورة التابعة: صفحة273_درس_قانون_الغاز_المثالي_مبدأ_أفوجادرو_والحجم_المولاري.png
أسطوانات غاز متساوية في الحجم تحت ضغط وضغط ودرجة حرارة متساويين، تحتوي كميات متساوية من الغاز بغض النظر عن نوع الغاز الذي تحتويه كل منها.
الغازات الموضحة:
- الأكسجين.
- الهيليوم.
- ثاني أكسيد الكربون.
استنتج
لماذا لا ينطبق مبدأ أفوجادرو على السوائل والمواد الصلبة؟
مثال 7-5
الحجم المولاري المكون الرئيس للغاز الطبيعي المستخدم في المنازل لأغراض التدفئة والطهو هو الميثان (CH_4). احسب حجم (2.00 Kg) من غاز الميثان في الظروف المعيارية STP.
1 تحليل المسألة
يمكن حساب عدد المولات من خلال قسمة كتلة العينة (m) على الكتلة المولية (M). ولأن الغاز تحت الظروف المعيارية STP، لذا يمكنك استخدام الحجم المولاري لتحويل عدد المولات إلى حجم.
المعطيات
[
m = 2.00 kg
]
[
T = 0.00^\circ C
]
[
P = 1.00 atm
]
المطلوب
[
V = ? L
]
2 حساب المطلوب
حدد الكتلة المولية للميثان.
[
M = 1C\ atom \left(\frac{12.01\ amu}{1C\ atom}\right) + 4H\ atoms \left(\frac{1.01\ amu}{1H\ atom}\right)
]
[
= 12.01 amu + 4.04 amu = 16.05 amu = 16.05 g/mol
]
حدد عدد مولات الميثان.
حوّل الكتلة المولية من وحدة (Kg) إلى (g):
[
2.00 kg \left(\frac{1000 g}{1 kg}\right) = 2.00 \times 10^3 g
]
اقسم على الكتلة المولية لإيجاد عدد المولات:
[
\frac{m}{M} = \frac{2.00 \times 10^3 g}{16.05 g/mol} = 125 mol
]
استخدم الحجم المولاري لتحديد حجم الميثان في الظروف المعيارية STP:
[
V = 125 mol \times \frac{22.4 L}{1 mol} = 2.80 \times 10^3 L
]
3 تقويم الإجابة
مقدار الميثان الموجود أكبر من (1 mol)، لذا يجب أن تتوقع حجمًا كبيرًا، ووحدات تتفق مع الإجابة، الوحدة هي (L)، وهي وحدة قياس الحجم، وهناك ثلاثة أرقام معنوية.
مسائل تدريبية
- ما حجم الوعاء اللازم لاحتواء (0.0459 mol) من غاز النيتروجين (N_2) في الظروف المعيارية STP؟
- ما كتلة غاز ثاني أكسيد الكربون بالجرامات، الموجودة في بالون حجمه (1.0 L) في الظروف المعيارية STP؟
- ما الحجم (mL)، الذي يشغله غاز الهيدروجين الذي كتلته (0.000922 g) في الظروف المعيارية STP؟
- ما الحجم (L)، الذي تشغله كتلة مقدارها (0.416 g) من غاز الكلور في الظروف المعيارية STP؟
- احسب الحجم الذي تشغله كتلة مقدارها (4.5 Kg) من غاز الإيثاين (C_2H_2) في الظروف المعيارية STP؟
- تحفيز: إناء بلاستيكي مرن يحتوي (0.86 g) من غاز الهيليوم بحجم (19.2 L). فإذا أخرج (0.205 g) من غاز الهيليوم عند ضغط ودرجة حرارة ثابتين، فما الحجم الجديد؟
قانون الغاز المثالي
The Ideal Gas Law
يمكن جمع كل من مبدأ أفوجادرو وقانون بويل وشارل وجاي لوساك في علاقة رياضية واحدة تصف العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة وعدد مولات الغاز. تعطي هذه الصيغة نتائج أفضل للغازات التي تنطبق عليها افتراضات نظرية الحركة الجزيئية، التي تعرف بالغازات المثالية. إن حجوم جسيمات الغازات صغيرة جدًا، وبينها فراغات كبيرة لدرجة أن قوى التجاذب أو التنافر فيما بينها تصبح أقل ما يمكن.
من القانون العام للغازات إلى قانون الغاز المثالي
يربط القانون العام للغازات بين متغيرات الضغط والحجم ودرجة الحرارة لمقدار محدد من الغاز:
[
\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2}
]
وتبقى علاقة الضغط والحجم ودرجة الحرارة ثابتة لعينة محددة من الغاز. ويمكن إعادة كتابة العلاقة الممثلة في القانون العام للغازات على النحو الآتي:
[
\frac{PV}{T} = مقدارًا ثابتًا
]
يوضح الشكل 7-6 أن زيادة مقدار الغاز الموجود في العينة تؤدي إلى زيادة الضغط، إذا كانت درجة الحرارة والحجم ثابتين، كما أن الحجم يزداد عند إضافة المزيد من جسيمات الغاز، وتحتوي عينة أكبر من الحجم والضغط يتناسبان تناسبًا طرديًا مع عدد المولات (n). لذا يمكن وضع عدد المولات (n) في معادلة القانون العام للغازات، كما يأتي:
[
\frac{PV}{nT} = مقدارًا ثابتًا
]
ولقد حددت التجارب التي استخدمت فيها قيم معروفة لكل من (P, T, V, n) قيمة هذا الثابت، والذي يعرف بثابت الغاز المثالي، ويرمز له بـ (R). فإذا كان الضغط مقيسًا بوحدة atm فإن قيمة (R) هي:
[
R = 0.0821 \frac{L \cdot atm}{mol \cdot K}
]
لاحظ أن لوحدة (R) قيمة بوساطة وحدات المتغيرات الأربع. ويبين الجدول 7-2 القيم الرقمية لـ (R) بوحدات مختلفة للضغط.
الجدول 7-2
قيم (R)
الصورة التابعة: صفحة275_قانون_الغاز_المثالي_وثابت_R.png
| قيمة (R) | وحدة (R) |
| -------: | ---------------------------- |
| 0.0821 | (L \cdot atm / mol \cdot K) |
| 8.314 | (L \cdot kPa / mol \cdot K) |
| 62.4 | (L \cdot mmHg / mol \cdot K) |
التحويل بين وحدات الضغط:
[
1 atm = 760 mmHg = 760 Torr
]
[
1.01 Bar = 101325 Pa = 101.325 kPa
]
ماذا قرأت؟
فسر لماذا أُضيف عدد المولات (n) إلى المقام في المعادلة أعلاه؟
عند التعويض عن (R) في المعادلة أعلاه، وعند إعادة ترتيب المتغيرات تنتج الصيغة الأكثر شيوعًا لقانون الغاز المثالي؛ حيث يصف قانون الغاز المثالي السلوك الفيزيائي للغاز المثالي من حيث الضغط والحجم ودرجة الحرارة وعدد مولات الغاز المتوافرة.
قانون الغاز المثالي
[
PV = nRT
]
حيث:
(P) = الضغط.
(V) = الحجم.
(n) = عدد المولات.
(R) = ثابت الغاز المثالي.
(T) = درجة الحرارة بوحدات كلفن.
إن حاصل ضرب الضغط في الحجم مقسومًا على كمية معينة من الغاز عند درجة حرارة ثابتة يساوي مقدارًا ثابتًا.
الشكل 7-6
الصورة التابعة: صفحة275_قانون_الغاز_المثالي_وثابت_R.png
في حجم ودرجة حرارة محددة تزداد كمية الهواء داخل الإطار أثناء إضافة الهواء، ولكن كلما ازدادت كمية الهواء ازداد الضغط.
مثال 7-6
قانون الغاز المثالي احسب عدد مولات غاز الأمونيا (NH_3) الموجودة في وعاء حجمه (3.0 L) عند (3.0 \times 10^2 K) وضغط ((1.5 atm)).
1 تحليل المسألة
أعطيت الحجم ودرجة الحرارة والضغط لعينة من الغاز. استخدم قانون الغاز المثالي، واختر قيمة (R) بالاعتماد على وحدة الضغط في السؤال. لاحظ أن قيم الضغط ودرجة الحرارة قريبة من الظروف المعيارية، لكن الحجم أصغر كثيرًا من (22.4 L)، فعليك أن تتوقع أن الإجابة أقل كثيرًا من مول واحد.
المعطيات
[
V = 3.0 L
]
[
T = 3.00 \times 10^2 K
]
[
P = 1.50 atm
]
[
R = 0.0821 \frac{L \cdot atm}{mol \cdot K}
]
المطلوب
[
n = ? mol
]
2 حساب المطلوب
استخدم قانون الغاز المثالي، ثم عوض بالقيم المعروفة لإيجاد قيمة (n):
اكتب قانون الغاز المثالي:
[
PV = nRT
]
حل لإيجاد (n):
[
n = \frac{PV}{RT}
]
عوّض:
[
n = \frac{(1.50 atm)(3.0 L)}{\left(0.0821 \frac{L \cdot atm}{mol \cdot K}\right)(3.00 \times 10^2 K)}
]
اضرب الأرقام والوحدات واقسمها:
[
n = \frac{(1.50 atm)(3.0 L)}{\left(0.0821 \frac{L \cdot atm}{mol \cdot K}\right)(3.00 \times 10^2 K)} = 0.18 mol
]
3 تقويم الإجابة
تتفق الإجابة مع توقع أن عدد المولات أقل كثيرًا من (1 mol)، ووحدة الإجابة (mol)، وتحتوي رقمين معنويين.
مسائل تدريبية
- ما درجة حرارة (2.49 mol) من الغاز بوحدات سلسيوس ((^\circ C))، والموجود في إناء سعته (1.00 L)، وتحت ضغط مقداره (143 kPa)؟
- احسب حجم (0.323 mol) من غاز ما عند درجة حرارة (256 K) وضغط جوي مقداره (0.90 atm)؟
- ما ضغط (0.108 mol) من عينة غاز الهيليوم بوحدة الضغط الجوي ((atm))، عند درجة حرارة (20.0^\circ C) إذا كان حجمها (0.050 L)؟
- إذا كان ضغط غاز حجمه (0.044 L) يساوي (3.81 atm) عند درجة حرارة (25.0^\circ C)، فما عدد مولات الغاز؟
- تحفيز: غاز مثالي حجمه (3.0 L)، فإذا تضاعف عدد مولاته ودرجة حرارته وبقي الضغط ثابتًا، فما حجمه الجديد؟
قانون الغاز المثالي - الكتلة المولية والكثافة
The Ideal Gas Law - Molar Mass and Density
يمكن أن يستخدم قانون الغاز المثالي في إيجاد أي قيمة من قيم المتغيرات الأربعة (P, V, T, n) إذا كانت القيم الثلاث الأخرى معروفة. كما يمكن إعادة ترتيب المعادلة (PV = nRT) لحساب الكتلة المولية والكثافة لعينة من الغاز.
الكتلة المولية وقانون الغاز المثالي
لإيجاد الكتلة المولية لعينة غاز يجب أن يكون كل من الكتلة ودرجة الحرارة والضغط وحجم الغاز معروفًا. تذكر ما تعلمته سابقًا، حيث إن عدد مولات الغاز (n) تساوي الكتلة (m) بوحدة الجرام مقسومة على الكتلة المولية (M). لذلك يمكن التعويض عن (n) بمقدار:
[
\frac{m}{M}
]
[
PV = nRT
]
بالتعويض:
[
n = \frac{m}{M}
]
[
PV = \frac{mRT}{M}
]
ويمكنك إعادة ترتيب المعادلة لتصبح على النحو الآتي:
[
M = \frac{mRT}{PV}
]
الكثافة وقانون الغاز المثالي
تذكر أن كثافة أي مادة (D) تساوي كتلتها (m) في وحدة الحجم (V)، وبعد إعادة ترتيب معادلة الغاز المثالي لإيجاد الكتلة المولية يمكن التعويض عن:
[
\frac{m}{V}
]
بالقيمة (D).
[
M = \frac{mRT}{PV}
]
بالتعويض:
[
D = \frac{m}{V}
]
[
M = \frac{DRT}{P}
]
يمكنك إعادة ترتيب المعادلة لإيجاد الكثافة لتصبح على النحو التالي:
[
D = \frac{MP}{RT}
]
لماذا نحتاج إلى معرفة كثافة الغاز؟
فكر في طرائق إطفاء الحريق. تعتمد إحدى طرائق إطفاء الحريق على منع غاز الأكسجين من الوصول للمادة المحترقة من خلال تغطية الحريق بغاز آخر لا يحترق ولا يساعد على الاحتراق، كما هو موضح في الشكل 7-7. لذا يجب أن تكون كثافة هذا الغاز أكبر من كثافة الأكسجين ليحل محله.
الشكل 7-7
الصورة التابعة: صفحة277_الكتلة_المولية_والكثافة_وتطبيق_إطفاء_الحريق.png
لإطفاء الحريق تحتاج إلى إبعاد الوقود أو الأكسجين أو الحرارة عن مصدر الحريق. تحتوي طفاية الحريق على ثاني أكسيد الكربون الذي يحل محل الأكسجين، لكنه لا يشتعل، وله تأثير مبرّد نتيجة تمدده السريع بمجرد إطلاقه.
اشرح
لماذا يحل ثاني أكسيد الكربون محل الأكسجين؟
المفردات
أصل الكلمة
Mole
المول
جاءت من الكلمة الألمانية (Mol)، وهي اختصار (Molekulargewicht)، وتعني الوزن الجزيئي.
تجربة
إعداد نموذج لطفاية حريق
لماذا يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون لإطفاء الحريق؟
الخطوات
- اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.
- قس درجة الحرارة باستخدام مقياس الحرارة، والضغط الجوي باستخدام البارومتر، ثم سجل البيانات التي حصلت عليها.
- لف قطعة من ورق الألومنيوم أبعادها (23 cm \times 30 cm) على أسطوانة ارتفاعها (30 cm) وقطرها (6 cm) تقريبًا ثم ألصق أطراف ورق الألومنيوم.
- استخدم أعواد الثقاب لإشعال الشمعة.
تحذير: اسكب الماء فوق أعواد الثقاب قبل رميها، وابتعد عن مصدر اللهب.
- ضع (30 g) من (NaHCO_3) في كأس كبيرة، وأضف إليها (40 mL) من الخل (CH_3COOH) تركيزه ((5%)).
- ضع الأسطوانة الملفوفة بورق الألومنيوم بسرعة فوق لهب الشمعة بزاوية مقدارها ((45^\circ)).
تحذير: لا تجعل نهاية طرف الأسطوانة يلامس الشمعة المشتعلة.
- وبينما يستمر التفاعل في الكأس في إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون، مرر الغاز بحذر شديد، وليس السائل في الأسطوانة. سجل ملاحظاتك.
التحليل
- طبق: احسب الحجم المولاري لغاز ثاني أكسيد الكربون (CO_2) عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي العادي.
- استنتج: كثافة كل من ثاني أكسيد الكربون والأكسجين والنيتروجين، حيث يوجد حولنا، (g/L)، عند درجة حرارة الغرفة. تذكر أن عليك حساب الكتلة المولية لكل غاز حتى تتمكن من حساب كثافة كل غاز.
- فسر: هل تدعم ملاحظاتك وحساباتك استخدام ثاني أكسيد الكربون في مكافحة الحرائق؟ ولماذا؟
الغاز الحقيقي مقابل الغاز المثالي
Real Gas Versus Ideal Gas
ماذا يعني مصطلح الغاز المثالي؟ تعود افتراضات المثالية في نظرية الحركة الجزيئية التي درستها سابقًا. فحجم جسيمات الغاز المثالي يكاد يكون معدومًا، كما أن هذه الجسيمات لا تشغل حيزًا، ولا توجد قوى تجاذب بينها، ولا تتجاذب مع جدران الوعاء الموجودة فيه، ولا تتنافر معه.
وتتحرك هذه الجسيمات حركة عشوائية دائمة في خطوط مستقيمة حتى يصطدم بعضها ببعض أو بجدار الوعاء الذي يحتويها، وهذه التصادمات مرنة، مما يعني أن الطاقة الحركية للنظام لا تتغير.
ويتبع الغاز المثالي قانون الغاز تحت كل الظروف من الضغط ودرجة الحرارة.
ولكن في الحقيقة ليس هناك غاز مثالي؛ فجسيمات الغاز لها حجم، وإن كان صغيرًا، وتوجد بينها قوى تجاذب، كما أن التصادمات فيما بينها وبين الوعاء ليست تصادمات مرنة تمامًا. وعلى الرغم من ذلك تسلك معظم الغازات سلوك الغاز المثالي في نطاقات واسعة من الضغط ودرجة الحرارة، كما أن الحسابات التي تجري باستخدام قانون الغاز المثالي تقارب القياسات التجريبية.
ماذا قرأت؟
فسر العلاقة بين نظرية الحركة الجزيئية والغاز المثالي.
استراتيجية حل المسائل
اشتقاق قوانين الغازات
إذا قصدت الاشتقاقات الآتية، فإن عليك تذكر قانون الغاز المثالي فقط. هذا القانون يساعدك على اشتقاق قوانين أخرى، كما أن استخدام قانون شارل لحل المسائل التي تتضمن الحجم ودرجة الحرارة.
- استخدم قانون الغاز المثالي لكتابة معادلتين تصفان عينة الغاز عند درجة حرارة وحجم مختلفين، الكميات التي لا تتغير تظهر باللون الأحمر.
[
PV_1 = nRT_1
]
[
PV_2 = nRT_2
]
- اعزل الحجم ودرجة الحرارة، وهما المتغيران اللذان يتغيران في الجهة نفسها من المعادلة:
[
\frac{V_1}{T_1} = \frac{nR}{P}
]
[
\frac{V_2}{T_2} = \frac{nR}{P}
]
- ولأن كلًا من (P), (R), (n) ثابت تحت هذه الظروف، فإنه يمكنك جعل كل من الحجم ودرجة الحرارة متساويين لاشتقاق قانون شارل:
[
\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}
]
تطبيق الاستراتيجية
اشتق قانون بويل وجاي - لوساك والقانون العام للغازات استنادًا إلى القاعدة أعلاه.
أقصى ضغط ودرجة حرارة
قد يكون قانون الغاز المثالي غير مناسب للاستخدام مع الغاز الحقيقي؛ إذ تميل معظم الغازات الحقيقية في سلوكها عن الغاز المثالي عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة.
ويسلك غاز النيتروجين في الخزان الظاهر في الشكل 7-8 سلوك الغاز الحقيقي. وعند انخفاض درجات حرارة غاز النيتروجين تنخفض طاقة جسيماته الحركية، وهذا يعني أن قوى التجاذب بين هذه الجسيمات قوية، مما يجعلها تؤثر في سلوكها. وعندما تنخفض درجة الحرارة بقدر كافٍ، يتكاثف الغاز الحقيقي مكونًا سائلًا.
وسيأتي غاز البروبان في الخزان الثاني الموضح في الشكل 7-8 أيضًا سلوك الغاز الحقيقي. وتعمل زيادة الضغط على الغاز على إجبار جسيماته على الاقتراب بعضها من بعض، حتى يصبح من غير الممكن إهمال الحجم الذي تشغله الجسيمات. وتتحول الغازات الحقيقية، ومنها البروبان، إلى سائل إذا تعرضت لضغط كافٍ.
الشكل 7-8
الصورة التابعة: صفحة279_استراتيجية_حل_المسائل_وأقصى_ضغط_ودرجة_حرارة.png
لا يتبع الغاز الحقيقي قانون الغاز المثالي عند قيم الضغط ودرجات الحرارة كلها.
- يمكن تخزين كمية من البروبان السائل أكبر (270) مرة منها في الحالة الغازية عند الحجم نفسه. وتستخدم أسطوانات تحتوي على البروبان السائل وقودًا للطهي في المنازل.
- يتحول غاز النيتروجين إلى سائل عند درجة حرارة ((-196^\circ C)). ويستطيع العلماء حفظ العينات البيولوجية والأنسجة الحية عند هذه الدرجة لإجراء البحوث والإجراءات الطبية الأخرى.
الشكل 7-9
الصورة التابعة: صفحة280_القطبية_وحجم_الجسيمات_والتقويم.png
التجاذب بين جسيمات الغاز غير القطبي ضعيف، بينما يكون التجاذب بين جسيمات الغازات القطبية مثل بخار الماء قويًا.
الصور الموضحة:
- هيليوم: غاز غير قطبي.
- بخار ماء: غاز قطبي، قوة تجاذب.
القطبية وحجم الجسيمات
تؤثر طبيعة الجسيمات التي يتكون منها الغاز في سلوكه بطريقة مثالية. فمثلًا يوجد بين جسيمات الغاز القطبية، كما في بخار الماء، قوى تجاذب أكبر من القوى التي تكون بين جسيمات الغازات غير القطبية كالهيليوم.
وتنجذب الأطراف المختلفة للجسيمات القطبية بعضها نحو بعض بقوى تجاذب كهرومغناطيسية، كما في الشكل 7-9، لذا لا تسلك الغازات القطبية سلوك الغاز المثالي.
وتشغل جسيمات الغازات غير القطبية الكبيرة الحجم كالبنتان (C_5H_{12}) حيزًا أكبر من الحيز الذي يشغله عدد عالٍ من جسيمات غاز صغيرة الحجم كالهيليوم (He). وهذا السبب جعل جسيمات الغاز الكبيرة في الابتعاد عن السلوك المثالي أكثر من جسيمات الغاز الصغيرة.
التقويم 7-2
الخلاصة
الخلاصة
- ينص مبدأ أفوجادرو على أن الحجوم المتساوية من الغازات عند نفس الضغط ودرجة الحرارة تحتوي على العدد نفسه من الجسيمات.
- يربط قانون الغاز المثالي كمية الغاز مع ضغطه ودرجة حرارته وحجمه.
- يمكن استخدام قانون الغاز المثالي لإيجاد الكتلة المولية للغاز إذا كانت كتلة الغاز معروفة، ويمكن أيضًا استخدامه لإيجاد كثافة الغاز إذا كانت الكتلة المولية معروفة.
- تسبب الغازات الحقيقية عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة سلوكًا مغايرًا لسلوك الغاز المثالي.
أسئلة التقويم 7-2
- الفكرة الرئيسة: فسر لماذا ينطبق مبدأ أفوجادرو على الغازات التي تكون من جزيئات صغيرة، والتي تتكون من جزيئات كبيرة؟
- اكتب معادلة قانون الغاز المثالي.
- حلل: كيف ينطبق قانون الغاز المثالي على الغاز الحقيقي مستخدمًا نظرية الحركة الجزيئية؟
- توقع الظروف التي يحتمل أن يختلف عندها سلوك الغاز الحقيقي عن سلوك الغاز المثالي؟
- ضع في قائمة الحالات الأكثر شيوعًا للمتغيرات في قانون الغاز المثالي.
- احسب كتلة غاز البروبان (C_3H_8) الموجودة في دورق حجمه (2.0 L) عند ضغط جوي مقداره (1.00 atm)، ودرجة حرارة (-15.0^\circ C).
- ارسم رسمًا بيانيًا واستخدمه: ينخفض ضغط إطارات السيارات بمقدار (1 psi) لكل انخفاض درجة الحرارة بمقدار (6^\circ C)، ارسم رسمًا بيانيًا يوضح التغير في الضغط داخل الإطار، عندما تتغير درجات الحرارة من (20^\circ C) إلى (-20^\circ C). افترض أن الضغط يساوي (30 psi) عند درجة حرارة (20.0^\circ C).
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.