ما هو الغاز المثالي سؤال كيميائي إلا أنه يتطلب استيعاب بعض دروس مادة الفيزياء، والالمام بالمفاهيم والمصطلحات الأساسية لحالات المادة وخصائص الحالة الغازية، وفي هذا المقال سيتم شرح مفهوم الغاز المثالي والغازات النبيلة.
ما هي الغازات النبيلة
قبل الإجابة على السؤال الرئيس للمقال ما هو الغاز المثالي من الضروري تعريف الغازات النبيلة، أو الغازات الخاملة وتسمى باللغة الإنجليزية “Noble Gases”، أو “Inert Gases”، وهي غازات سامية لا تتفاعل مع مواد أخرى، وتتمثل في: الهيليوم، النيون، الآرجون، الكريبتون، الزنون، والرادون، وهي غازات تتوفر بكميات قليلة في الغلاف الجوي، وقد قام باكتشافها كل من العالمين ويليام رامزي وجون ويليام ستروت، نتيجة لاكتشاف غاز الآرجون كأول عنصر نبيل في العام 1894، بينما أطلق عليها اسم الغازات النبيلة العالم هوجو إيردمان في العام 1898.[1]
شاهد أيضًا: اعلى الغازات نسبة في الغلاف الجوي هو غاز
ما هو الغاز المثالي
الغاز المثالي، أو باللغة الإنجليزية “Ideal gas”، هو في الحقيقة نموذج، أو حالة فيزيائية ثرموديناميكة تتصرف بها جزيئات المادة في الحالة الغازية، حيث تكون هذه الجزيئات في حالة نقطية، ولا تتفاعل فيما بينها، وذلك لعدم وجود قوى تجاذب كامنة تربط بين الجزيئات، وبالتالي فإن الطاقة الكامنة تساوي صفر، وهي حالة تنطبق على الغازات النبيلة التي تتميز بذرات منفردة، وهو نموذج اكتشف في القرن التاسع عشر.[2]
قانون الغازات المثالية
بعد تحديد ما هو الغاز المثالي، من الجدير بالذكر أن هذا النموذج يخضع لقانون شهير يسمى بقانون الغازات المثالية، أو معادلة الحالة الحرارية، وهو قانون ينطبق على الغازات المثالية ويصف سلوكها عند تغيير درجات الحرارة، وتشكل هذه المعادلة حوصلة العديد من التجارب التي اختتمها لودفيغ بولتزمان عن طريق حساب الاحتمالات في فرع الترموديناميكا الإحصائية لتفسير سلوك الغاز على أساس بنية جسيماته، وهي كما يأتي:[3]
PV=n×R×T
حيث إن:
- P: الضغط، بوحدة ضغط جوي.
- V: حجم الغاز، بوحدة لتر.
- n: عدد المولات في الغاز.
- R: ثابت الغاز العام، وهو: 0.0821 لتر×ضغط جوي / مول×كلفن.
- T: درجة حرارة الغاز بالكلفن.
ما هو الغاز المثالي سؤال يدعو إلى البحث في عالم قوانين الغازات بشكل عام، وهي معادلات، وعلاقات رياضية، تفسر تفاعلات الغازات مع المواد الأخرى، والظروف الخارجية، كدرجات الحرارة، والضغط، وحجم الوعاء، كقانون شارل، الرابط بين الضغط ودرجة الحرارة، وقانون أفواكدرو المتعلق بالحجم، وهي قوانين تستخدم في مختلف الصناعات والأنشطة وحتى في حياتنا اليومية.
