ما هو الغاز المثالي؟

يعتبر الغاز المثالي غازاً نظرياً لا وجود له بالواقع، حيث افترضه العلماء لتبسيط الحسابات، ويتكون هذا الغاز من جسيمات نقطية تتحرك بشكل عشوائي، بحيث يعتبر التصادم بينها تصادماً مرناً تماماً؛ مما يعني عدم فقدان الطاقة الحركية بسبب الاصطدام، وعلى الرغم من عدم وجود الغاز المثالي على أرض الواقع، فإن كل غاز حقيقي يميل إلى الاقتراب من هذه الخاصية عندما تنخفض كثافته بدرجة كافية حتى تصبح جزيئات الغاز بعيدة جدًا عن بعضها البعض؛ وبالتالي يكون التفاعل بينها شبه معدوم.[١]


قانون الغاز المثالي

يعد قانون الغاز المثالي قانوناً لدراسة سلوك العديد من الغازات ضمن الظروف المختلفة، ففي الديناميكا الحرارية هنالك عدة قوانين تجريبية سابقة قامت بدراسة سلوك الغازات، مثل قانون شارل، وقانون بويل، وقانون جاي لوساك، وقانون أفوجادرو، ويعد قانون الغاز المثالي مزيجاً لتلك القوانين، بحيث تشمل معادلة الغاز المثالية مزيجاً من المتغيرات والثوابت التجريبية والفيزيائية، وتربط معادلة الغاز المثالي المتغيرات والثوابت الفيزيائية السابقة من خلال المعادلة الآتية:[٢][٣]





حيث يمثل كل من:

  • P (Pressure): الضغط ويقاس بوحدة باسكال () أو نيوتن/ م ().
  • V (Volume): الحجم ويقاس بوحدة م ( ) أو لتر (L).
  • n (number of moles): عدد المولات ويقاس بالمول (Mol).
  • R (Ideal gas constant): ثابت الغاز والذي يساوي تقريباً 
  • T (Temperature): درجة الحرارة والتي تقاس بالدرجة المئوية () أو الكلفن (K).




تُعرف الحالة القياسية لدرجة الحرارة والضغط باسم STP، حيث تعتبر القيمة العالمية لـ STP هي 1 ضغط جوي و0 درجة مئوية والتي تعادل 273 كلفن.




أسئلة على قانون الغاز المثالي

فيما يلي بعض الأسئلة على قانون الغاز المثالي:[١][٤]


السؤال:

ما هو الحجم الذي يشغله 2.34 جرام من غاز ثاني أكسيد الكربون في الحالة القياسية لدرجة الحرارة والضغط (STP)؟

الحل:
  • لتحديد الحجم، يجب إعادة ترتيب قانون الغاز المثالي على النحو الآتي:




  • تعويض القيم، للحصول على:

الكتلة المولية لغاز ثاني أكسيد الكربون = 44 غرام/ مول

عدد المولات (n) = الكتلة/ الكتلة المولية = 2.34/ 44 = 0.0532 مول

الضغط = 1 ضغط جوي بحسب STP.

درجة الحرارة = 273 كلفن بحسب STP.











السؤال:

ما هي العوامل التي تؤثر في حالة الغاز المثالي؟

الحل:

يرتبط الغاز المثالي بالعوامل التالية: الضغط ودرجة الحرارة وحجم الغاز.





السؤال:

احسب درجة الحرارة التي يشغل عندها 0.654 مول من غاز النيون حجم 12.30 لترًا عند ضغط جوي يساوي 1.95 ضغطاً جوياً.

الحل:

أعد ترتيب معادلة الغاز المثالية على النحو الآتي:




عوض المعطيات في القانون، للحصول على النتيجة:








المراجع

  1. ^ أ ب "Ideal Gas Equation", byjus, Retrieved 10/3/2023. Edited.
  2. ↑ "The Ideal Gas Law", chem.libretexts, Retrieved 10/3/2023. Edited.
  3. ↑ "What is the ideal gas law?", khanacademy, Retrieved 10/3/2023. Edited.
  4. ↑ "Ideal Gas Law", byjus, Retrieved 9/3/2023. Edited.