القانون العام للغاز

علينا أن نعرّف عدد أفوجادور ... وما هو المول ..

عدد أفوجــادو = 6,02×10 أس 23


المول ...

هو كمية عدد أفوجادور من الوحدات سواءً كانت ذرات أيونات ...إلخ ..

ويمكن التعبير عن المول .. أو عدد أفوجادرو ..

بعدة صور حتى يرسخ في أذهان الطلاّب ضخامة هذا العدد .. وحتى يتخيلوا ماذا تعني كلمة مول ..

عندما نقول مول من الأقلام أو مول من الريالات .. أو مول من الكولا ..إلخ ..فالمول عدد كبير جداً ..

فإذا تم توزيع مول من الريالات على عدد سكان العالم ( 6×10 أس 9إنسان) ، فإن نصيب كل فرد منهم يبلغ تقريباً 20 ألف بليون ريال تقريباً ..


وإذافرشنا ملعب كرة قدم بمول من بلورات السكر فإن ارتفاع السكر سيصل إلى 118 كلم ...


إذا قمنا برص مول واحد من شراب الكولا على سطح الكرة الأرضية فسيصل ارتفاعه إلى 200 ميل من الأرض تقريباً ..




إذا فرشنا مول واحد من حبات الذرة " البُشار "ونثرناها على الولايات المتحدة الأمريكية ستغطي كل الولايات
بارتفاع 9 أميال ..




... الظروف القياسية ...


إن دراسة الغازات تستلزم فرض لظروف قياسية معينة وهي درجة حرارة الصفر " صفر س " " 273 كالفن

" وضغط جوي واحد " 760 ملمتر زئبق " ويطلق على هذه الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغط STP

وتقاس كمية الغاز بعدد المولات " n " وفي درجة الحرارة ضغط ثابتين يمكن التعبير عن فرض أفوجادرو

بالعلاقة التالية ..

وتحت ظروف قياسية فإن حجم جزيء جرامي من أي غاز هو 4‚22 لتر ..


!!*!!... القانون العام للغازات ...!!*!!


من خلال الجمع بين قانوني بويل وشارل ومبدأ أفوجادرو تعطى لنا علاقة عامة بين الحجم والضغط ودرجة

الحرارة وعدد مولات عينة من غاز وتعرف هذه المعادلة بمعادلة الحالة " معادلة الحالة الغازية " المعادلة

المثالية " ..

فيمكن وصف الحالة الغازية بأربعة معطيات وهي كمية الغاز m وحجمه V ودرجة حرارته T وضغطه P

ونعبر عن كمية الغاز بدقة وذلك باستخدام عدد المولات " n " بدلاً من m ..

وبالتالي تعتمد المعطيات الأربعة على بعضها البعض أي أن تغير أي منها يؤثر في الثلاثة الأخرى .. فمثلاً نجد

أن حجم الغاز يتناسب طرديًا مع عدد المولات ومع درجة الحرارة كما أنه يتناسب عكسيًا مع ضغط الغاز ...

ويطلق على هذه المعادلة بالمعادلة المثالية أو العامة للغازات .. jh

ثر(t) درجة الحـرارة عـلى (V) حجم كمية معـينة من غـاز عـند ثبوت ضـغـطـه(P)
تجربة: تبين أن الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تتمدد بمقادير متساوية وهي تحت ضغـط ثابت عند رفع درجة حرارتها نفس العـدد من الدرجات قطرة زئبق
1- بوضع دورقين متساويين في الحجم تماماً من الزجاج
ويسدان بواسطة سدادتين تنفذ من كل منهما أنبوبة شعـرية 02 C02 أفقية منتظمة المقطع مدرجة و بها قطرة زئبق كما بالرسم وأحدهما به غاز الأكسجين والأخر به ثاني أكسيد الكربون دورقاـن متساويان بالحجـم ( تحت ضغـط ثابت) بحوض عميق به ماء
2- نضيف إلى ماء الحوض ماء ساخن نلاحظ أن خيط الزئبق يتحرك في الأنبوبتين مسافتان متساويتان إذن تمــدد الغازان المختلفان بكمية متساوية
إذن الحجوم المتساوية من الغـازات المختلفة تتمــدد بمقـادير متساوية إذا ارتفعـت درجـة حرارتها بمقـادير متساوية عند ثبوت ضغـطها، وبالتالي جميع الغـازات لها(α) معامل تمدد حجمي واحـد عند ثبوت الضغـط = 0.003663 لكل كلڤن ، α = لكل كلڤن
العـلاقة بين حجم الغاز ودرجة حرارته عـند ثبوت ضغـطـه:
بـرفع درجة حرارة كمية معـينة من غـاز يزداد حجمها عند ثبوت ضغـطها ووجـد أن :
الزيادة في حجم الغاز∆V تتوقف عـلى: 1-الحجم الأصلي( (V0 للغاز في درجة 0˚C حيث( V0 α (∆V بثبوتt
2- الارتفاع في درجة الحــرارة(t ∆) حيث ( ∆t α (∆V بثبوت V0
(∆t V0 α (∆V عند ثبوت الضغطP

* معـامل التمـدد الحجمي لغـاز تحت ضغـط ثابت (α)
هـو مقـدار الزيادة في وحـدة الحجوم من الغـاز وهي في صفـر سيلزيوس عند رفع درجة حرارتها درجة واحدة سليزيوس عند ثبوت الضغـط، وهو يساوي لجميع الغازات الجافة
نـص قـانون شـارل:” يزداد حجم كمية من غـاز بمقدار من حجمها الأصلي عند درجة صفـر سليزيوس برفـع درجة حرارته درجة واحدة سليزيوس عند ثبوت الضـغـط “
• كــيف تحقـق قــانون شـارل عملــياً ؟
• كيـــف تعـيين معامل التمـدد الحجـمي للهواء الجاف عنـد ثبوت ضغــطـه(α) ؟
• الإحتياطـات اللازمـــة لإجــراء التجـربـة يـراعـى أن: ا- تـكون الأنبوبة شعـرية منتظمة المقطع ب- يكون الضغـط الجـوي أثـناء التجربة ثابـتاً جـ - يكون الهواء المحبوس جــافاً تمـاماً حتى لا يتغـير الضغـط بتغـير درجة الحرارة لتغـير ضغـط بخار الماء د- قطـرة الزئبق مهملة الوزن لحبس حجم الهواء
• جهـاز شــارل: أنبوبة شعـرية بها كمية من الهواء الجـاف محبوسة بخيط من الزئبق والأنبوبة الشعرية داخل غـلاف زجاجي كما بالشكل
• خـطــوات التجربة:-
1- يوضع بالأنبوبة الشعـرية منتظمة المقطع قطرة من الزئبق ( أوحمض كبريتيك مركز لامتصاص بخار الماء وتجفيف الهواء) لحبس كمية من الهواء بداخلها
2- ُيملأ الغـلاف بجـليد مجروش آخـذ في الانصهار ويترك
فترة مناسبة حتى يبرد الهواء داخل الأنبوبة إلى صفر0˚C ثم يُقاس طول عمود الهواء المحبوس الذي يُتخـذ مقياساً
ً لحجمـه((V0 (الأنبوبة منتظمة المقطع)
3- يُفـرغ الغلاف من الجليد والماء- ثم يمرر بخار في الغلاف من أعـلى ليخرج من أسفـل وننتظر مدة مناسبة حتى تصبح درجة حـرارة الهواء المحبوس100˚Cسليزيوس ثم يقاس طول عمود الهواء المحبوس وليكن ممثلاً للحجمV100
4- يُعـين معامل التمــدد الحجمـي للـهواء عنـد ثبوت الضغـط بالتعويض عن((V100) , (V0 في العــــلاقة:-

لاحـــظ : من النتائج نـلاحـظ أن

• مـاهـو الصفـر المطـلق؟ وكيف تعـين قيمتــه عمليـاً؟
• باستخدام جهاز الأنبوبة الشعـرية لقـانـون شارل ونأخـذ حجـوم للغاز المحبوس ودرجـات الحـرارة المقـابلة عـند ثبوت الضـغـط وتمثيلـها بـيانيًا خـط مستـقـيم لا يمـر بنقطـة الأصـل ويقطـع جـزء من محـور الحجـم(V) وامتـداده يقـابل محور درجة الحــرارة عـندC˚- 273
ويسمى الصفـر كلڤن
تعـريف : الصـفر كلڤن هو درجة
الحرارة التي تقابل-273˚C وينعـدم
عـندها(نظرياً) حجم الغاز عند ثبوت ضغـطه
ويتحول لصورة أخرى قبل الوصول لهذه الدرجة المنخفضة
صورة أخرى لقانون شارل :
في الشكل ∆∆(ا ب جـ ) ،( ا د هـ )
متشابهين يكون :
=
بثبوت الضـغــط
قانون شــارل عـند ثبوت الضغـط يتناسب حجـم الغـاز تناسباً طرديا مع درجة حرارته عـل