ملخص الحالة الغازية، الكيمياء

نظريّة الحركة الجزيئيّة

• الغاز المثالي: غاز افتراضي حجم جسيماته يساوي صفرًا وقوى التجاذب بينها معدومة
• نظرية الحركة الجزيئية: طوّر العلماء نظريّة سُمّيت نظريّة الحركة الجزيئيّة ⁦The Kinetic Molecular Theory⁩، افترضت هذه النظريّة وجود غاز سُمّي الغاز المثالي ⁦Ideal Gas⁩، وهو غاز افتراضي حجم جسيماته يساوي صفرًا وقوى التجاذب بينها معدومة، وتنطبق عليه بنود نظريّة الحركة الجزيئيّة وقوانين الغاز

بنود نظريّة الحركة الجزيئيّة:

• تصادمات مرنة: يكون التصادم مرنًا عندما يبقى مجموع الطاقة الحركية للجسيمات ثابت، فالطاقة التي يفقدها أحد الجسيمات يكسبها جسيم آخر عند درجة الحرارة نفسها

قوانين الغاز

• ضغط الغاز: يولّدُ التصادم المستمرّ بجدار الإناء قوّة تؤثر فيه تسمى ضغط الغاز، وهي القوّة المؤثرة في وحدة المساحة

قانون بويل

• قانون بويل: حجم كمية محددة من الغاز المحصور يتناسب عكسيًا مع الضغط الواقع عليه عند ثبات درجة حرارته
• عند ثبات الحرارة، فإن: $P \times V = \text{Constant}$ $P_1 \times V_1 = P_2 \times V_2$

قانون شارل

• قانون شارل: حجم كمية محددة من الغاز المحصور يتناسب تناسبًا طرديًا مع درجة حرارته المطلقة عند ثبات ضغطه
• عند ثبات الضغط ⁦(P)⁩ فإن: $\frac{V}{T} = \text{constant}$ $\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$
• درجة الحرارة المطلقة بالكلفن تحسب بالمعادلة الآتية: $T(K) = T(^{\circ}C) + 273$

كتابة القانون

• $\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$
• إعادة ترتيب القانون لحساب $V_2$، ثم التعويض: $V_2 = V_1 \times \frac{T_2}{T_1}$

قانون جاي - لوساك

• قانون جاي-لوساك: ضغط كميَّة محددة من الغاز المحصور يتناسب طرديًا مع درجة حرارته المطلقة عند ثبات حجمه
• يُعبَّر عن قانون جاي- لوساك رياضيًا على النَّحو الآتي: $\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$

أحوِّل درجات الحرارة من °⁦C⁩ إلى

• $\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$

القانون الجامع للغازات

• القانون الجامع للغازات: جمع العلماء قوانين الغاز الثلاثة بويل وشارل وجاي - لوساك، في قانون واحد سُمِّي القانون الجامع للغازات ⁦The Combined Gas Law⁩؛ إذ يصفُ العلاقة بين ضغط كميَّة محددة من الغاز المحصور وحجمها ودرجة حرارتها

الربط بالأرصاد الجوية

• يُعبَّر عن القانون الجامع رياضيًا على النَّحو الآتي: $\frac{P_1 \times V_1}{T_1} = \frac{P_2 \times V_2}{T_2}$

أحوِّل درجات الحرارة من °⁦C⁩ إلى

• $\frac{P_1 \times V_1}{T_1} = \frac{P_2 \times V_2}{T_2}$
• أعيدُ ترتيب القانون لحساب $P_2$، ثمَّ أعوِّض: $P_2 = \frac{P_1 \times V_1 \times T_2}{T_1 \times V_2}$

قانون أفوجادرو

• قانون أفوجادرو: الحجوم المتساوية مِنَ الغازات المختلفة تحتوي العدد نفسه مِنَ الجسيمات عند الظروف نفسها مِنَ الضغط ودرجة الحرارة
• الحجم المولي: حجم المول الواحد مِن أي الغاز يساوي ⁦(22.4 L)⁩ في الظروف المعيارية
• يُعبَّر رياضيًا عن العلاقة بين حجم الغاز وعدد مولاته عند ثبات الضغط ودرجة الحرارة على النَّحو الآتي: $\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}$

قانون الغاز المثالي

• قانون الغاز المثالي: ربط العلماءُ بين ضغط الغاز وحجمه ودرجة حرارته وعدد مولاته بعلاقة رياضيّة؛ تُعرفُ بقانون الغاز المثالي ⁦Ideal Gas Law⁩، حيث ينطبق القانون على الغاز المثالي وهو غاز افتراضي، ويمكن تطبيقه على الغازات الحقيقية بافتراض أنها تسلك سلوك الغاز المثالي على النّحو الآتي: $PV = n RT$ حيثُ ⁦P⁩: ضغط الغاز، ⁦V⁩: حجم الغاز، ⁦n⁩: عدد المولات، ⁦R⁩: ثابت الغاز العام، ⁦T⁩: درجة الحرارة بالكلفن
• $PV = n RT$

قانون دالتون للضغوط الجزئيّة

• قانون دالتون للضغوط الجزئية: الضغطُ الكلّيُ لخليطٍ من الغازات التي لا تتفاعلُ مع بعضها يساوي مجموع الضغوط الجُزئيّة لجميع مكوّنات الخليط
• الضغط الجزئي للغاز: الضغطُ الذي يؤثّر به الغازُ في خليطٍ من الغازات غير المتفاعلة