فهم قوانين الغازات: من روبرت بويل إلى جاي لوساك

 علماء الغازات 

1. روبرت بويل (Robert Boyle):

   • في عام 1662، اكتشف روبرت بويل قانونًا مهمًا يربط بين الضغط والحجم للغاز عند درجة حرارة ثابتة. يُعرف هذا القانون باسم “قانون بويل”.
   • القانون بويل يقول: “عند ثبوت درجة الحرارة، فإن الضغط الواقع على الغاز يتناسب عكسيًا مع حجمه”. ببساطة، كلما زاد الضغط، قل حجم الغاز، والعكس صحيح.

2. جاك شارل (Jacques Charles):

   • في عام 1787، اكتشف جاك شارل علاقة أخرى مهمة تربط بين حجم الغاز ودرجة حرارته عند بقاء الضغط ثابتًا. يُعرف هذا القانون باسم “قانون شارل”.
   • وفقًا لقانون شارل، “حجم كمية معينة من الغاز تحت ضغط ثابت يتغير طرديًا مع درجة الحرارة”. بمعنى آخر، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد حجم الغاز.

3. جوزيف جاي لوساك (Joseph Louis Gay-Lussac):

   • في عام 1809، اكتشف لوساك أن ضغط الغاز يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة عند بقاء حجم الغاز ثابتًا. يُعرف هذا القانون باسم “قانون غاي-لوساك”.
   • القانون غاي-لوساك يُصاغ ببساطة: “إذا وضعت كمية من الغاز في وعاء مغلق ذي حجم ثابت، فإن ضغط الغاز يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة”.

 قام العلماء بتطوير قوانين تصف سلوك الغازات من خلال بعض العوامل المهمة

1. حجم الغاز (V): يشير إلى المساحة التي يشغلها الغاز في الوعاء، ويُقاس بوحدة اللتر.
2. الضغط (P): يعبر عن القوة التي يمارسها الغاز على جدران الوعاء، ويُقاس بوحدة الضغط الجوي.
3. درجة الحرارة المطلقة (T): تُقاس بوحدة الكلفن، وتلعب دورًا مهمًا في سلوك الغاز.
4. كمية المادة الغازية (عدد المولات): يُمكن قياسها بوحدة المول.

القوانين الرئيسية للغازات :

• قانون الغاز المثالي: يصف سلوك الغاز المثالي الذي يفترض أن جميع تصادمات جزيئاته مرنة تمامًا ولا توجد قوى رابطة بينها. يُمثل بالمعادلة: (P V = n R T).
• قانون بويل: يربط بين ضغط الغاز وحجمه عند درجة حرارة ثابتة. المعادلة: (p V = T).
• قانون شارل: يربط بين حجم الغاز المثالي ودرجة حرارته عند بقاء الضغط ثابتًا. المعادلة:   (V/T = P).
• قانون غاي-لوساك: يربط بين الضغط ودرجة الحرارة عند بقاء الكمية ثابتة. المعادلة:       (P/T = k).

الغاز المثالي هو نموذج فيزيائي يستخدم لوصف تصرف المادة في الحالة الغازية.  بشكل مبسط:

الفرضيات الأساسية للغاز المثالي:

1. التصادمات المرنة: يُفترض أن جزيئات الغاز المثالي تتصادم مع بعضها بشكل مرن، دون أن تفقد أي طاقة عند التصادم. هذا يعني أنه لا يوجد تشوه في الحركة بسبب التصادمات.
2. عدم وجود قوى جذب بين الجزيئات: يُفترض أن جزيئات الغاز المثالي لا تتفاعل مع بعضها البعض، ولا يوجد قوى تجاذب بينها. هذا ينطبق على الغازات الخاملة مثل الهيليوم والنيون.
3. حجم جزيئات مهمل: يُعتبر حجم جزيئات الغاز مثاليًا بالنسبة لحجم الوعاء الذي يحتوي عليه الغاز. هذا ينطبق عندما يكون الضغط منخفضًا، مثل الغازات عند درجة حرارة الغرفة.

الغاز الحقيقي واختلافه:

• الغاز الحقيقي لا يخضع لقوانين الغاز المثالي في جميع الظروف. سلوكه ينحرف عن سلوك الغاز المثالي في ظروف معينة.
• الغاز الحقيقي يتميز بعدة خصائص:
  • جزيئاته ترتبط بقوى جذب.
  • جزيئاته لها حجم وكتلة محددة.
  • التصادمات بين جزيئاته غير مرنة.

بالمختصر المفيد، الغاز المثالي هو نموذج يسهل التعامل معه في الديناميكا الحرارية لوصف سلوك الغازات. يُستخدم هذا النموذج لفهم العديد من الظواهر الفيزيائية.

تعديل المقال