لماذا يبتعد سلوك الغاز الحقيقي عن سلوك الغاز المثالي عند الضغط المنخفض، الضغط من الظهور الطبيعية الموجودة في النظام البيئي والتي ساعدت على تفسير الكثير من الظواهر التي تحدث في الأرض والتي تؤثر على الإنسان بشكل كبير، ولفهم الحالة التي تمر بها العديد من المواد في الطبيعة يقوم العلماء بتعريضها لظروف طبيعية خاصة بشكل مخبري مثل تعريض المواد لمستويات ضغط منخفضة لفهم التغيرات المختلفة التي تحدث فيها، لذلك سنذكر لكم في هذا المقال لماذا يبتعد سلوك الغاز الحقيقي عن سلوك الغاز المثالي عند الضغط المنخفض.
يبتعد سلوك الغاز الحقيقي عن سلوك الغاز المثالي
- السبب الأول: من خلال خفض درجة حرارة الغاز الحقيقي ، تقل الطاقة الحركية لجزيئات الغاز ، مما يؤدي إلى زيادة قوى الجذب بينها وانخفاض في الحجم.
- يعتمد مدى انحراف الغاز عن قوانين الغاز العامة على طبيعة الغاز.
- النيتروجين والأكسجين والهيدروجين أمثلة على الغازات ذات الانحراف المنخفض.
- يعود سبب هذا الانحراف إلى ضعف الرابطة الجذابة بين جزيئات الغاز وبعضها البعض عند الضغط العالي ودرجة الحرارة العادية.
- في حين أن أهم الغازات التي لها انحراف كبير هي الأمونيا والكلور. بسبب قوى التجاذب بين الجزيئات.
- السبب الثاني: أن الحجم الكلي للغاز يتناقص إذا تعرض لضغط مرتفع. تنشأ نسبة فارغة كبيرة بين جزيئاتها ؛ نتيجة اقتراب الجسيمات من بعضها البعض مما يؤدي إلى تغيير في حجمها.
متى يتصرف الغاز الحقيقي مثل الغاز المثالي
يعتمد الانحراف عن سلوك الغاز الحقيقي عن الغاز المثالي على قانون تشارلز وقانون بويل ، لكن الدراسات والأبحاث أثبتت أن الغاز الحقيقي يمكن أن يتصرف بالقرب من المستوى المثالي في الحالات التالية:
- زيادة درجة الحرارة ومقارنتها بدرجة الحرارة الحرجة للغاز.
- بالإضافة إلى حالة الضغط المنخفض.
ما هو الغاز المثالي
- إنه غاز تنطبق عليه جميع قوانين الغاز في ظل ظروف مختلفة من الضغط ودرجة الحرارة.
- له كثافة منخفضة وهو الغاز الذي له قيمة ثابتة عند جميع الضغوط المنخفضة.
- يستخدم الغاز المثالي في العديد من العلوم ، حيث يساهم في تسهيل المعادلات الرياضية التي توضح كيفية التحكم في الغاز المثالي ؛ ليتم مقارنتها بالغاز الحقيقي.
تطبيقات قانون الغاز المثالي
اشرح أن سلوك الغاز الحقيقي بعيد كل البعد عن سلوك الغاز المثالي عند ضغط منخفض ودرجة حرارة منخفضة اكتشف العالم الفيزيائي والكيميائي بويل القانون الأول للتعبير عن السلوك الخاص للغازات ، حيث ينص على أنه إذا حدث تغيير في مقدار الضغط على كمية معينة من الغاز ، يتناسب حجمه عكسياً مع الضغط الفعلي لذلك ، حيث وضع القانون الصيغة الرياضية PV = K ، وأصبح من أهم القوانين التي تستخدم في مختلف المجالات ، فيما يلي جميع تطبيقات الحياة لقانون بويل على النحو التالي:
ما هو بخاخ طلاء
- بخاخ الطلاء هو مثال على قانون الغاز المثالي لبويل.
- يحتوي داخل البخاخة على مادتين.
- المادة الأولى هي مادة الطلاء المستخدمة بألوان مختلفة.
- المادة الثانية عبارة عن غاز على شكل سائل مضغوط.
- من المعروف أن الغاز المسال يغلي عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة.
- ومع ذلك ، فإنه لا يغلي داخل البخاخة. بسبب ضيق إغلاقها.
- عندما يبدأ الشخص بالضغط على البخاخ ويخرج الغاز منه يتمدد من الداخل ويزداد الضغط عليه مما يتسبب في ارتفاع الضغط على مادة الدهان ويخرج منها.
تأثر الغاز في زجاجة مياه غازية
- إذا قام شخص بهز زجاجة صودا وفتحها ، نجد أنها تسبب انفجار الماء وتسربه.
- يمكن تفسير ذلك من خلال حقيقة أن الغاز الموجود داخل الزجاجة قد اختلط مع جزيئات السائل نتيجة اهتزازها الشديد.
- يهرب الغاز أثناء فتح الزجاجة وتعريضها للهواء الطلق.
- يحمل السائل معه ، يتسرب من الزجاجة بشكل عشوائي ، مكونًا رغوة.
تأثر الغاز عند الغوص
- الهيكل الأساسي لجسم الإنسان هو أن يكون في مناطق الإجهاد الطبيعي.
- تؤدي زيادة الضغط إلى تعرض الشخص للعديد من المشاكل والمخاطر.
- ويلاحظ قبل الغوص في أعماق البحر أن المدرب مدعو إلى عدم الصعود بسرعة عالية إلى سطح الماء أثناء العودة ، والصعود ببطء وحذر شديد.
- والسبب هو أنه عندما ينخفض الغواص يتغير الضغط على الجسم.
- بالإشارة إلى خصائص الغاز المثالي ، نجد أن زيادة الضغط تؤدي إلى انخفاض الحجم.
- يمتص دم الغواص غاز النيتروجين المنتشر في قاع البحر.
- أثناء الصعود ، تتمدد جزيئات الغاز داخل جسم الغواص وتعود إلى حالتها الطبيعية وحجمها.
- بينما في حالة الصعود بسرعة عالية ، تتغير حالة الدم الداخلية للغواص إلى شكل رغوة.
- يسبب حالة من الفوضى بين المكونات الأساسية للدم.
- ثم يشعر الغواص بألم شديد مصحوب بانحناءات يجب معالجتها فور التعرض لها.
ما هو الغاز الحقيقي المستخدم
- يُعرف الغاز الحقيقي في العلوم الفيزيائية بأنه غاز لا يمكن تغيير خصائصه الخاصة.
- لا يمكن معالجته بقوانين الغاز المثالية.
- وهو أيضًا غاز لا يلتزم بقوانين الغاز تحت جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة القياسيين.
- إنه أحد الغازات التي لها سرعة محددة وحجم جزيئاتها وكتلتها.
قارن خصائص الغاز المثالي والغاز الحقيقي
توضح المقارنة في العلوم الكيميائية والفيزيائية الطبيعة الخاصة لكل غاز ، والتي من خلالها يمكننا تحديد الغاز والحالات التي تغير حالته. بعد العديد من الأبحاث والتجارب التي أجريت على الغازات المثالية والحقيقية توصل العلماء إلى بعض الخصائص وهي:
- غاز مثالي:
- التصادمات بين الجزيئات وبعضها البعض مرنة.
- لا تنشأ قوى الجذب بين الجزيئات وبعضها ، تمامًا كما لا تتولد قوى بين جدار الوعاء والجزيئات.
- تتحرك الجزيئات بشكل عشوائي دون التعرض لعوامل خارجية تؤثر عليها.
- حجم جزيئات الغاز يكاد يكون معدومًا داخل الحاوية التي توضع فيها.
- يمكن تبريد الغازات المثالية إلى الصفر المطلق دون تكثيف الجزيئات وتحويلها إلى سائل.
- يعتبر غازًا افتراضيًا ولا يوجد مباشرة في البيئة.
- غاز حقيقي:
- الجسيمات لها حجم محدد بالنسبة للحاوية ، حتى لو كانت صغيرة.
- تتولد قوى الجذب بين جزيئات الغاز الحقيقية.
- بالإضافة إلى عدم مرونة الاصطدامات التي تنشأ بينها وبين السفينة.
- في حالة غاز التبريد ، ينخفض حجمه ويتكثف حتى يتحول إلى سائل ، قبل أن يصل إلى نقطة الصفر المطلقة.
- إنه أحد الغازات الموجودة في الطبيعة والبيئة.
بعد أن تمكن العلماء من الوصول للعديد من الطرق التي يمكن من خلالها تعريض المواد المختلفة لنسب مختلفة من الضغط ، ساهم ذلك في فهم الكثير من الحالات التي يمكن أن تصل لها المواد والإستفادة من هذا التغير في الكثير من التجارب الأخرى.