المتغير الذي يبقى ثابتًا عند استخدام القانون العام للغازات هو

المتغير الذي يبقى ثابتًا عند استخدام القانون العام للغازات هو ؟، حيث إن القانون العام للغازات يستخدم لدراسة وتفسير حركة الغازات الطبيعية، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن القانون العام للغازات المثالية، كما وسنوضح ما هو الثابت الموجود في هذا القانون.

القانون العام للغازات

تم تطوير قوانين الغاز في نهاية القرن الثامن عشر، عندما بدأ العلماء يدركون أنه يوجد علاقات رياضية بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة لعينة من الغاز، وذلك عندما درس روبرت بويل العلاقة بين الحجم والضغط لغاز بكمية ثابتة عند درجة حرارة ثابتة، حيث لاحظ أن حجم كتلة معينة من الغاز يتناسب عكسياً مع ضغطه عند درجة حرارة ثابت، وينص قانون بويل على أنه عند درجة حرارة ثابتة، يكون ناتج الضغط والحجم لكتلة معينة من الغاز المثالي في نظام مغلق دائماً ثابتاً، ومن هذا القانون استنتج العلاقة الرياضية التالية:[1]

P1 × V1 = P2 × V2
حيث P هو الضغط، و V هو حجم الغاز

حيث P هو الضغط، و V هو حجم الغاز، ثم بعد ذلك جاء قانون تشارلز والذي ينص على أنه بالنسبة لكتلة معينة من غاز مثالي عند ضغط ثابت، فإن الحجم يتناسب طردياً مع درجة حرارته المطلقة بإفتراض وجود نظام مغلق، ومن هذا القانون استنتج العلاقة الرياضية الأتية:

V1 ÷ T1 = V2 ÷ T2

حيث V هو حجم الغاز، و T هي درجة الحرارة المطلقة للغاز، ثم وجد قانون الضغط من قبل جوزيف لويس والذي ينص على أنه بالنسبة لكتلة معينة وحجم ثابت من الغاز المثالي، فإن الضغط الذي يؤثر على جوانب الوعاء يكون مباشرة بما يتناسب مع درجة حرارته المطلقة، ومن هذا القانون استنتج العلاقة الرياضية التالية:

P1 ÷ T1 = P2 ÷ T2

حيث P هو الضغط، و T هي درجة الحرارة المطلقة للغاز، وبعد ذلك تم إفتراض قانون أفوجادرو والذي ينص على أن الحجم الذي يشغله الغاز المثالي يتناسب طردياً مع عدد جزيئات الغاز الموجودة في الوعاء، حيث ينتج عن هذا الحجم المولي للغاز، وتمت كتابة القانون كالأتي:

V1 ÷ n1 = V2 ÷ n2

حيث n يساوي عدد جزيئات الغاز، ثم تم إستنتاج القانون العام للغازات من خلال جميع القوانين السابقة، ليكون الشكل العام لقانون العام للغازات على النحو الأتي:

(T2) ÷ (P2 × V2) = (T1) ÷ (P1 × V1)

مع إضافة قانون أفوجادرو يتطور قانون الغاز المدمج إلى قانون الغاز المثالي:

P V = n R T

شاهد ايضاً: فسر سبب استخدام نظرية الحركة الجزئية لتفسير سلوك الغازات

المتغير الذي يبقى ثابتًا عند استخدام القانون العام للغازات هو

إن المتغير الذي يبقى ثابتاً عند إستخدام القانون العام للغازات هو ثابت الغازات العام والذي يرمز له بالرمز R، حيث إن ثابت الغاز العام (بالإنجليزية: Gas Constant)، هو ثابت فيزيائي يستخدم في دراسة خواص الغازات، ويدخل في عدد كبير من القوانين الفيزيائية المتعلقة بحالة نظام من الغاز من حيث تأثير تغير حالته عن طريق رفع درجة الحرارة أو الضغط أو إنتروبية النظام، وفي الواقع إن هذا الثابت يربط بين مقياس الطاقة في الفيزياء ومقياس درجة الحرارة، كما وإن ثابت الغاز المثالي هو مزيج من قانون بويل ورقم أفوجادرو وقانون تشارلز وقانون جاي لوساك، وبالتالي يمكن إعطاء قيمة ثابت الغاز R بالرقم 8.314472 جول لكل كلفن لكل مول.[2]

شاهد ايضاً: تجربة كيف تؤثر درجة الحرارة في حجم الغاز

ما هو الغاز المثالي

الغاز المثالي (بالإنجليزية: Ideal Gas)، هو غاز يخضع لقوانين الغاز في جميع ظروف الضغط ودرجات الحرارة، والغازات المثالية لها سرعة وكتلة، وليس لديها حجم، وعند المقارنة بالحجم الإجمالي للغاز، فإن الحجم الذي يشغله الغاز المثالي لا يكاد يذكر، ولا يتكثف ولا يحتوي على أي نقطة ثلاثية، وتم إستحداث قانون الغاز المثالي لإن طبيعة الغازات معقدة، حيث إنها مليئة بالمليارات والمليارات من جزيئات الغاز النشطة التي يمكن أن تصطدم وربما تتفاعل مع بعضها البعض، ونظراً لأنه من الصعب وصف الغاز الحقيقي بالضبط، فقد إبتكر العلماء مفهوم الغاز المثالي كتقريب يساعدنا في نمذجة وتوقع سلوك الغازات الحقيقية، وإن الغاز المثالي له الصفات التالية:[3]

• إن جزيئات الغاز المثالية لا تجتذب أو تتنافر، بحيث سيكون التفاعل الوحيد بين جزيئات الغاز المثالي هو التصادم المرن عند الإصطدام ببعضها البعض أو التصادم المرن بجدران الوعاء التي تتواجد فيه.
• إن جزيئات الغاز المثالية ليس لها أي حجم، حيث يأخذ الغاز الحقيقي حجماً نظراً لأن الجزيئات تتوسع في مساحة كبيرة من الفضاء، ولكن جزيئات الغاز المثالية يتم تقريبها كجسيمات نقطية ليس لها حجم في حد ذاتها.

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا أن المتغير الذي يبقى ثابتًا عند استخدام القانون العام للغازات هو ثابت الغاز العام R، كما ووضحنا ما هو قانون الغازات العام وذكرنا جميع مراحل تطور هذا القانون، وحددنا صفات الغاز المثالي في الفيزياء.