استخدامات الغاز المثالي

كتابة: Yara A. Hemeda آخر تحديث: 12 يونيو 2021 , 05:57

تطبيقات على قانون الغاز المثالي

تصف قوانين الغاز المثالي العلاقة بين درجة الحرارة والضغط والحجم لمزيج من الغازات المثالية، وقانون الغاز المثالي له عدة تطبيقات في الحياة اليومية مثل:

الوسائد الهوائية: تستخدم قوانين الغاز المثالي لعمل المركبات الموجودة فى الوسائد الهوائية، فعندما يتم نشر الوسائد الهوائية يتم تعبئتها بسرعة بغازات مختلفة وهذه الغازات هى التى تجعلها تتضخم، تمتلئ الوسائد الهوائية بغازات النيتروجين أثناء نفخها من خلال تفاعل مع مادة تعرف باسم (أزيد الصوديوم) في حين أن معدن الصوديوم يخضع لرد فعل مع نترات البوتاسيوم، يتم إنتاج وتحييد الصوديوم والغاز بما فيه الكفاية بحيث يتم تضخيم الوسادة الهوائية.

المباني والطائرات: قانون الغاز المثالي مفيد في المباني التجارية حيث يجب تركيب وحدات التهوية في مبنى تجاري حيث تكون التهوية غير كافية بما فيه الكفاية للحفاظ على التوازن بين كمية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في المبنى، كما يتم استخدام قوانين الغاز المثالي في الطائرات حيث يجب الحفاظ على توازن الضغط المناسب من الداخل والخارج.

بخاخة الطلاء: تعتمد بخاخات الطلاء أو رذاذ الرش بشكل عام على قانون بويل حيث يحتوي صندوق الطلاء على مادتين إحداهما هي مواد الطلاء نفسها والأخرى هي غاز مضغوط سائل داخل الصندوق، وعلى الرغم من حقيقة أن الغاز الطبيعي المسال يغلي في درجة حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة إلا أنه لا يغلي داخل الصندوق ولا يتحول إلى حالته الغازية وذلك لأن الصندوق مغلق بإحكام وبمجرد فتح مربع الطلاء يتم تحرير مواد الطلاء كما يخرج الغاز من العلبة، والغاز المسال يتحول إلى حالة غازية والضغط على مواد الطلاء داخل منطقة الجزاء ودفع الطلاء صعودا من فوهة رذاذ.

الغوص: تم بناء أجسامنا وجعلها مكرسة للعيش في الضغط الطبيعي وزيادة الضغط يسبب العديد من المشاكل الصحية، وهذا هو السبب في أنه من المهم أن يصعد أو ينخفض ببطء، وفي حين ان الغواص يغطس إلى الجزء السفلي من الماء يرتفع الضغط وزيادة الضغط تسبب امتصاص دم الغواص لغاز النيتروجين مما يسبب انخفاضًا في الحجم وتنمو جزيئات غاز النيتروجين وتعود إذا التزم الغواص بالتسلق ببطء وتعود إلى حالتها الطبيعية دون صعوبة ولكن إذا صعدت بسرعة فإنها سوف تسبب العديد من المشاكل

وهذه المشاكل تتمثل فى تحول دم الغواص إلى رغوة ويسبب نفس الفوضى التي تحدث في المياه الغازية مما يسبب العديد من الآثار الجانبية المتتالية للغواص التى يشعر خلالها بألم شديد وفي أسوأ الحالات يمكن لهذا الانخفاض المفاجئ في ضغط الجسم إنهاء حياة الغواص على الفور.

طفاية الحريق: طفاية الحريق مصنوعة من اسطوانة طويلة مع ذراع مثبتة أعلاها لتشغيلها عند الضرورة، يتم احتواء أنبوب ثاني أكسيد الكربون داخل الأسطوانة وتحيط به كمية كبيرة من الماء مما يخلق ضغطًا حول أنبوب ثاني أكسيد الكربون، أنبوب سيفون طفاية الحريق يعمل عموديًا والطرف الآخر من أنبوب ثاني أكسيد الكربون يفتح مع آلية تغلق على صمام الإفراج نحو الجزء السفلي من الماء

عندما يتم الضغط على الذراع التشغيلية يتم تنشيط هذه الآلية والتي بدورها ترتبط بصمام الإفراج في أنبوب ثاني أكسيد الكربون وعندما يفتح الصمام يتسرب ثاني أكسيد الكربون إلى الماء ويزيد الضغط عليه.

تعريف قانون الغاز المثالي

مع قانون الغاز المثالي يمكننا استخدام العلاقة بين كميات الغازات (بالمولات) وحجمها (باللتر) لحساب قياس التفاعلات التي تنطوي على غازات إذا كان الضغط ودرجة الحرارة معروفين، وهذا أمر مهم لعدة أسباب حيث تتضمن العديد من ردود الفعل التي تتم في المختبر تكوين أو رد فعل الغاز لذلك يجب أن يكون الكيميائيون قادرين على معالجة المنتجات الغازية والمتفاعلات كميًا بسهولة كما يعالجون المواد الصلبة أو الحلول.

قانون الغاز المثالي

بالنسبة للغازات تختلف الكثافة مع عدد جزيئات الغاز في حجم ثابت ويمكن التلاعب بمعادلة الغاز المثالي لحل مجموعة متنوعة من أنواع مختلفة من المعادلات ولتحديد كثافة الغاز نعيد ترتيب المعادلة إلى (ρ=n/V=P/RT) ويتم التعبير عن كثافة الغاز عموما ب g/L، ضرب الجانبين الأيسر والأيمن من المعادلة يعطي الكتلة المولية، وقانون (g/L =PM/RT) يسمح لنا بتحديد كثافة الغاز عندما نعرف الكتلة المولية.[1]

الفرق بين الغاز المثالي والغاز الحقيقي

الغاز المثالي هو الغاز الذي يتبع قوانين الغاز في جميع ظروف درجة الحرارة والضغط وللقيام بذلك يحتاج الغاز إلى الالتزام الكامل بالنظرية الحركية الجزيئية، جزيئات الغاز تحتاج إلى احتلال حجم صفر وأنها تحتاج إلى إظهار أي قوى جذابة على الإطلاق تجاه بعضها البعض، وبما أن أيًا من هذين الشرطين لا يمكن أن يكون صحيحًا فلا يوجد شيء اسمه غاز مثالي فالغاز الحقيقي هو الغاز الذي لا يتصرف وفقًا لافتراضات النظرية الحركية الجزيئية ولحسن الحظ في ظروف درجة الحرارة والضغط التي تواجه عادةً في المختبر والغازات الحقيقية تميل إلى التصرف إلى حد كبير مثل الغازات المثالية

تتصرف الغازات بشكل مثالي عندما يتم وضع الغاز تحت ضغطٍ عالٍ حيث يتم فرض جزيئات الغاز بجيث تكون أقرب إلى بعضها البعض مع تضاؤل المساحة الفارغة بين الجسيمات، ومع انخفاض المساحة الفارغة يعني أن الافتراض بأن حجم الجسيمات نفسها لا يكاد يذكر هو افتراض غير صحيح وعندما يتم تبريد الغاز تنخفض الطاقة الحركية للجسيمات مما يسبب ابطائها.

إذا كانت الجسيمات تتحرك بسرعات أبطأ فإن القوى الجذابة بينهما تكون أكثر بروزًا وطريقة أخرى لرؤيتها هي التبريد المستمر للغاز مما سيحوله في نهاية المطاف إلى سائل والسائل بالتأكيد ليس غازًا مثاليا بعد الآن، وباختصار فإن الغاز الحقيقي ينحرف أكثر من الغاز المثالي في درجات الحرارة المنخفضة والضغوط العالية، والغازات مثالية في درجة حرارة عالية و ضغطٍ منخفض

الغاز الحقيقيالغاز المثالى
محدد الحجملا يوجد حجم محدد
لا توجد قوة جذب بين الجزيئاتتوجد قوة جذب جزيئية
لا يوجد حقًا في البيئة وهو غاز افتراضيموجود حقًا في البيئة
له ضغط عالله ضغط أقل بالمقارنة مع الغاز المثالي
p + ((n2 a )/V2)(V – n b ) = nRTPV = nRT


لماذا لا يوجد غاز مثالى فى الطبيعة

الغاز المثالي هو الغاز الذي لا تملك جزيئاته أى حجم، وجميع الاصطدامات بين الجزيئات وجدار الحاوية مرنة تمامًا (وهذا يعني عدم فقدان الطاقة الحركية بسبب الاصطدام) ولا توجد فى الغازات المثالية أى قوى بين جزيئات الغاز وإن وجدت فهى صغيرة لدرجة لا تكاد تذكر.

فكرة الغاز المثالي هي افتراضية بحتة ومثل هذه الغازات غير موجودة في الكون المادي ومع ذلك فإن مفاهيم الغاز المثالي هو أداة لحساب حلول تقريبية مرضية وتفسير سبب عدم وجودها في العالم الحقيقي هو في التعريف نفسه فالغاز المثالي المكون من جزيئات بدون حجم ليس ممكنًا

الغاز المثالي لديه مسافة لا نهائية بين جزيئاته فحجم جزيئاته هو صفر وجزيئاته لا تنجذب لبعضها البعض وفى المجالات الصعبة فهى تصطدم بمرونة، مفهوم الغاز المثالي هو نموذج مناسب لشرح معظم سلوك الغازات، لكنه لن يساعدك على فهم التفاعلات الكيميائية بين الغازات المختلفة.[2]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق