نظرية الحركة الجزيئية للغازات

2011 حالات المادة

آلان بي گوب

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

تشرح النظرية الحركية (انظر المجلد الرابع: الصفحات 8 – 22) كافة جوانب الخواص الست التي تتصف بها جميع الغازات. ولقد ذكرنا من قبل

أن جسيمات الغاز لها طاقة حركية تفوق حركة جسيمات المواد الصلبة أو السائلة؛ لأن جسيمات الغاز تتصادم مع بعضها بصورة مستمرة. ولتبسيط ذلك، تستطيع أن تتخيل وعاء زجاجياً كبيراً مملوءاً بكرات مطاطية صغيرة. عندما تهز الوعاء، تقفز الكرات المطاطية وتصطدم مع بعضها البعض ومع جدار الوعاء الزجاجي. لكن الفارق الوحيد بالنسبة لجسيمات الغاز هو أن هذه الجسيمات لها طاقتها الحركية الخاصة بها وليست بحاجة إلى من يقوم بهزها. تُوصف عملية تصادم الجسيمات الغازية بالتصادم المرن، والمقصود بالتصادم المرن عدم ضياع أي مقدار من الطاقة أثناء عملية التصادم. أما الكرات المطاطية فلا تملك هذه الميّزة. فعندما ترمي كرة مطاطية ستلاحظ أنها ترتد، غير أن كل ارتداد يُصبح أقل من السابق؛ لأن قسماً من الطاقة الحركية قد انتقل إلى السطح الذي ارتدت إليه في كل مرة. ولو كانت الكرة المطاطية تملك خاصية التصادم

المرن، لاستمر ارتدادها إلى الارتفاع نفسه تماماً.

ونظراً إلى أن جسيمات الغاز لها طاقة حركية، فإنها تصطدم بجدار الوعاء، مما يؤدي إلى توليد ضغط داخل الوعاء. فمن خواص الغازات أنها عند ارتفاع درجة الحرارة، يزداد الضغط. وعند درجات الحرارة العالية، تصبح حركة جسيمات الغاز أكثر سرعة ويزيد تصادمها بجدران الوعاء الذي يحويها.

يُمكن تلخيص نظرية الحركة الجزيئية للغازات بأربع حقائق:

1. يتكوّن الغاز من جزيئات ذات حركة عشوائية مستمرة.

2. تؤثر جزيئات الغاز على بعضها البعض من خلال التصادم فقط، ولا تبذل أي قوى أخرى على بعضها.

3. تتصف كافة عمليات التصادم بين جزيئات الغاز بالمرونة التامة، ولا تفقد هذه الجزيئات شيئاً من طاقتها الحركية ويبقى المقدار الكلي للطاقة الحركية على حاله.

4. تشغل جزيئات الغاز حجماً صغيراً جداً، ومعظم حجم الغاز هو عبارة عن فراغ تتحرك فيه جزيئات الغاز.