صف كيف تؤثر كتلة جسيم الغاز في معدل انتشاره وتدفقه

صف كيف تؤثر كتلة جسيم الغاز في معدل انتشاره وتدفقه ، عند إدخال عينة من الغاز إلى جزء واحد من حاوية مغلقة ، فإن جزيئاتها تتشتت بسرعة كبيرة في جميع أنحاء الحاوية ؛ تسمى هذه العملية التي تتشتت فيها الجزيئات بالانتشار. ولمعرفة الآلية التي يتم فيها الإنتشار وعلى ماذا تعتمد، يجب علينا أن ندرك بعض المفاهيم الأساسية.

ما هي الغازات

الغازات هي إحدى حالات المادة الثلاث، بالإضافة إلى الحالة السائلة والصلبة وتتميز بالآتي:[1]

• تكون روابط الذرات أو الجزيئات في ما بينها ضعيفة والمسافات متباعدة.
• لا يقاوم الغاز محاولة تغيير شكله ويأخذ شكل الفراغ الذي يوضع فيه، لذا ليس له حجم ثابت.
• تمتلك جزيئات الغاز طاقة حركية عالية تجعلها تتحرك في أكثر من اتجاه بحركة عشوائية بخطوط مستقيمة وبدون توقف.
• الغازات قابلة للانضغاط بشكل كبير، وسريعة الانتشار في حال تقليل الضغط الواقع عليها.

جسيم الغاز

• عادة ما تسمى كثافة كتلة الغاز فقط “الكثافة”، فهذه هي كتلة الغاز بالنسبة لحجم الغاز، بمعنى أن الكثافة تساوي الكتلة.
• جسيمات الغاز تتصرف بشكل مثالي في ظل نفس الظروف (درجة الحرارة والضغط)، وتتغير حركتها بتغير الظروف.
• الغازات المختلفة لها كتل مختلفة لكل جسيم.
• نستطيع تحديد عدد جسيمات الغاز (عدد المولات) في ظل مجموعة معينة من الظروف، إذا قمنا بقياس كثافة الغاز، حيث يمكننا من خلال استخدام كثافة الغاز تحديد الوزن الجزيئي لمركب غازي.[2]

صف كيف تؤثر كتلة جسيم الغاز في معدل انتشاره وتدفقه

حتى نصف تأثير كتلة جسيم الغاز في معدل انتشاره وتدفقه يجب علينا الإستعانة بقانون الانتشار أو (قانون التدفق) للعالم الكيميائي توماس جراهم، وينص القانون على أنّ: معدل تدفّق الغازات يتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي للكتلة المولية لها، من هذا القانون يتّضح أنّ العلاقة بين الكتلة والانتشار عكسية وليست طرديه.[3]

أي أن الجسيم الثقيل له سرعة أقل وطاقة حركية أقل، ذلك أن تفاعل الجسيم الكبير أكثر مع بيئته مما يؤدي إلى إبطائه، وبالتالي تنتشر الجسيمات الكبيرة الثقيلة بشكل أبطأ من الجزيئات الخفيفة أو الصغيرة.

وهكذا نكون قد استطعنا أن نصف تأثير كتلة جسيم الغاز في معدل انتشاره وتدفقه، بعد أن عرفّنا بشكل مختصر ما هي الغازات وما هو جسيم الغاز.