قوانين الغاز

2011 الطاقة و التفاعلات

گريس گوپر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

تفترض النظرية الحركية بأن جزيئات الغاز أشبه ما تكون بكرات دقيقة ترتد في كل مكان داخل الوعاء الذي يحويها. لقد حققت النظرية الحركية نجاحها الأول من خلال توضيح جوانب عديدة حول سلوك الغازات.

أولاً، عندما يصطدم الجزيء بجدار الوعاء، فإنه يرتد بسرعة وطاقة حركية ثابتتين. وفي الوقت

ذاته أيضاً، يضغط هذا الجزيء على جدار الوعاء، وهذا الدفع هو عبارة عن قوة ضغط يبذلها الغاز على الوعاء الذي يحويه. وإذا ما تم ضغط أو كبس الغاز داخل فراغ أصغر حجماً، فإن جزيئاته ترتد عن جدار الوعاء بصورة متكررة؛ لأنها تحتاج إلى زمن أقل كي تنتقل من جدار إلى آخر، مما يفسر سبب زيادة الضغط عندما ينضغط الغاز ويقل حجمه.

إذا قمنا بزيادة سرعة جزيئات الغاز، فإن الضغط يزيد أيضاً لأن الجزيئات تبذل قوة أعظم على جدران الوعاء أثناء ارتدادها، وتخبرنا النظرية الحركية بأن متوسط سرعة الجزيئات يزيد بزيادة درجة حرارة الغاز. لذلك يزيد ضغط الغاز كلما ارتفعت درجة حرارته.يُطلق على هذه العلاقات بين الحجم ودرجتي الحرارة والضغط في الغاز اسم قوانين الغاز. والحقيقة هي أن هذه القوانين تنطبق

بصورة صحيحة تماماً على الغاز «المثالي»، الذي يحمل الصفات التالية:

•حجم الجزيئات صغير جداً مقارنةً بالفراغ المحيط بها، مما يؤدي إلى تجاهل هذا الحجم الضئيل.

• عندما تصطدم الجزيئات

بجدران الوعاء، ترتد من دون أن تفقد أية طاقة، مما يعني أن الطاقة الحركية الإجمالية للغاز لا تنخفض إطلاقاً.

• لا تنجذب الجزيئات نحو بعضها البعض أو نحو جدران الوعاء.

إن الغازات الموجودة في الواقع ليست بهذه المواصفات تماماً، لكنها تسلك سلوكاً مماثلاً لسلوك الغازات المثالية ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة والضغط؛ لذلك

فإن قوانين الغاز تنطبق من الناحية العملية على الغازات، وعلاوة على توضيح سلوك الغازات، فإن مفهوم حركة الجزيئات يمدّنا أيضاً بكثير من المعلومات عن الأجسام الصلبة والسائلة والتفاعلات الكيميائية.