لا وجود لقوى تجاذب في الغاز المثالي

لا وجود لقوى تجاذب في الغاز المثالي

الغاز المثالي هو نموذج علمي كيميائي يصف حالة لحالات الغاز في درجة ضغط وحرارة منخفضة نسبيا دون تعرضه لأي مؤثر إضافي، ولكن هل هناك حقا عدم وجود قوى جذب في الغاز المثالي؟ في الواقع، قوة الجذب بين ذرات الغاز الفردية هي التي تمنحه خواصه الفيزيائية. إذا تم تجاهل قوى الجذب، فإن الخواص الفيزيائية للغاز تقترب من الانعدام، وسيتم التعامل مع كل جزيئة في الهواء بشكل منفرد، وهذا يشبه الحالة في الفضاء أكثر من كونه غازا يمكن مراقبته. وهذا لا يحدث في الغاز المثالي. على الرغم من خصائصه الفيزيائية الغريبة نسبيا بالمقارنة مع الغازات العادية، فإن هناك قوى جذب في الغاز المثالي.

ما هو الغاز المثالي

يقوم العلماء بتقديم نموذج لعدم وجود تفاعل بين جزيئات الغاز، وتكون جزيئات الغاز منتشرة على شكل نقاط غير متصلة، وهذا النموذج الفيزيائي الحراري لسلوك المادة في الحالة الغازية هو الغاز المثالي. وهذا النموذج مناسب لوصف غازات ذات كثافة منخفضة، مثل الغازات الساكنة، والتي ليست لديها جزيئات، وتكون ذراتها منفردة.

الصفات الفيزيائية للغاز المثالي

يتميز الغاز المثالي بثلاث خصائص فيزيائية تميز حركة جزيئاته وذراته، وسيتم عرضها فيما يلي.

حجم جزيئات الغاز المثالي تكون مهملة بالنسبة للوعاء الذي يحتويه أي تحت ضغط منخفض

إذا تم تخزين أي نوع من الغازات في وعاء خاص، يمكننا دراسته بوضوح. لا يمكننا دراسة الهواء المحيط بنا وتحليله بدون وضعه في وعاء خاص. عند مقارنة حجم الوعاء بحجم الغاز المثالي الذي يحتويه، نجد أن حجم الغاز المثالي يكون ضئيلا مقارنة بحجم الوعاء. يحدث ذلك عندما يتواجد الغاز المثالي تحت ضغط جوي عادي ودرجة حرارة الغرفة. إذا لم يكن هناك أي من هذين الشرطين، فإن الغاز المثالي لن يتصرف بهذا الشكل. إذا تم ضغطه بأي طريقة أو تغيير درجة حرارته، ستتغير خصائصه الفيزيائية.

جزيئات الغاز المثالي تتصادم فيما بينها تصادم مرن

يميز العلماء نموذج الغاز المثالي بخاصية قد تكون من المستحيل تحقيقها على سطح الأرض في ظروف الفيزياء التطبيقية العادية، وهذه الخاصية هي عدم فقدان أي طاقة حركة عند اصطدام الجزيئات، وهذه الخاصية لا يحدثها إلا حالات نادرة جدا في الفيزياء التطبيقية.

تتحرك جزيئات الغاز المثالي حركة عشوائية في حالة عدم التعرض لمؤثرات خارجية

يستكمل العلماء تفريق الغاز المثالي بميزة أخرى لا تتحقق في الواقع أبدا، وهي أن جزيئات الغاز المثالي تتحرك بحركة عشوائية غير متبعة لأي قانون فيزيائي أو قوة خارجية، وبالتالي لا يمكن التنبؤ بحركة جزيئات الغاز بهذه الطريقة، ولا تحديد مسار لأي جزيء، وتحدث هذه الفرضيات فقط في ظروف محددة.

قانون الغاز المثالي أو معادلة الحالة الحرارية للغاز المثالي

هذا القانون يصف سلوك الغاز المثالي عند تغير درجة الحرارة، وتم حساب ووضع هذا القانون عن طريق العديد من التجارب التي تنطوي على قوانين الغازات، وقد تمكن العالم لودفيغ بولتزمان من تفسير سلوك الغاز بناء على حساب الاحتمالات وبنية جسيمات الغاز.

يقوم القانون بتعريف معادلة الغاز العامة وحالته والعلاقة بين تلك الحالات، وتشمل هذه العلاقة درجة الحرارة والضغط وحجم جزيئات الغاز، ويتم تمثيل هذا القانون بصيغ متعددة في مجالات الكيمياء والفيزياء، ولكنه يحمل معنى واحد في جميع صيغه

وفي تلك المعادلات

1. P وتمثل الضغط.
2. V تمثل الحجم المولي.
3. T تمثل درجة الحرارة بالكلفن.
4. R تمثل ثابت الغازات العام.
5. n عدد المولات أو أجزاء المول.

اهمية قانون الغاز المثالي

لقانون الغاز المثالي العديد من التطبيقات التي يتم استخدامها في مجموعة واسعة من الاستخدامات المنتشرة في حياتنا اليومية، ويشمل ذلك ما يلي.

أسطوانات الغاز والأمن الصناعي

يستخدم قانون الغاز المثالي لمعرفة النسب المتوازنة بين الغازات التي يتم ضغطها وتعبئتها في الوحدات الهوائية، والتي تستخدم في العديد من التطبيقات في الأمن الصناعي بمختلف أشكاله، وفي المجال الطبي لتوفير الأكسجين للمرضى وحالات ضيق التنفس، بالإضافة إلى أسطوانات إطفاء الحرائق، وأيضا لحساب كيفية الحفاظ على ضغط متوازن للغازات داخل الطائرات في الجو.

الوسادة الهوائية

تتم صناعة وتحضير وسائد الهواء التي تستخدم في حالات اصطدام السيارات لحماية حياة السائقين، من خلال قانون الغاز المثالي.

ما الفرق بين الغاز المثالي والغاز الحقيقي

نموذج الغاز المثالي يوفر أنماطا ثابتة للخواص الفيزيائية للغاز الحقيقي، ولكن هناك اختلافات كبيرة بين النظرية والواقع. الغاز المثالي يحتفظ بخواصه في كافة الظروف، أما الغاز الحقيقي فتتغير خواصه بتغير الحرارة والضغط المحيطيين. هناك أيضا العديد من الفروق بين النوعين من الغازات، سنقدمها لكم بالتفصيل.