بحث عن قوانين الغازات إعداد بحث عن قوانين الغازات يتطلب معرفة الحالة الغازية وهي حالة من حالات المادة تعد الغازات من أبسط صور المواد، حيث تتصف بأن جُزيئاتها تنطلق في حركة دائمة وعشوائية، بالإضافة إلى ذلك فإن قوى الربط التي تجمع بين هذه الجزيئات هي ضعيفة نسبياً، مما يسمح لكل جزيء بأن يتحرك بحرية أكثر دون أن يتأثر بشكل كبير بالجزيئات الأخرى.
محتويات
بحث عن قوانين الغازات
للغازات مجموعة من الخواص، منها:
- تأخذ شكل وحجم الإناء المتواجد به الغاز.
- جميع الغازات قابلة للضغط.
- الغازات تمتزج مع بعضها البعض عندما تكون موجودة في نفس الوعاء.
- تتميز الغازات بأنها أخف وزناً مقارنة بالأجسام الصلبة والسوائل نتيجة لانخفاض كثافتها.
- الغازات في حالة حركة مستمرة.
- تتأثر الجزيئات والذرات الغازية في الجو بجاذبية الأرض تماماً كباقي المواد، ولهذا من الملاحظ أن كثافة الغاز تتناقص بمعدل متزايد كلما ابتعدنا عن مستوى سطح الأرض.
أنواع الغازات
تقسم الغازات إلى ثلاث فئات رئيسية، وهي:
- الغازات الأساسية: تلك الغازات التي توجد في الطبيعة بحالتها الغازية البسيطة دون أن تكون مخلوطة عند ظروف معيارية من درجة الحرارة والضغط، وتشمل هذه الغازات الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين، بالإضافة إلى الغازات النبيلة التي تميل للبقاء منفردة مثل الهيليوم والنيون وسواهما.
- الغازات المحضة والمركبة: هناك مجموعة من الأشكال التي تظهر عليها الغازات المحضة، إذ يمكن أن تكون عبارة عن ذرات منفردة كالغاز النيون أو قد تشكل من غازات ذات ذرة واحدة أو من الغازات الكريمة، بينما تشكل الغازات المركبة من خليط يضم نوعين أو أكثر من الغازات المحضة.
- الغازات الخطرة: هذه الغازات قد تؤدي إلى الأذى عند استنشاق الأفراد لها أو التعرض المباشر لها، وقد تنجم عنها الوفاة السريعة.
علاقة الضغط بالحجم: مبدأ بويل” Boyle “
قام العالم روبرت بويل بدراسة تصرفات الغازات وأجرى استقصاء العلاقة المتواجدة بين كل من الضغط وحجم الغاز، وتبيّن له:
- أنه عندما يزداد الضغط، يتناقص حجم الغاز لكمية غاز محددة وذلك عند الإبقاء على درجة الحرارة ثابتة.
- وبالتالي تتضح العلاقة الطردية العكسية التي تنشأ بين الضغط والحجم في حالة ثبات درجة الحرارة بمعنى أن زيادة الضغط تؤدي إلى انخفاض الحجم.
- وهذا المبدأ معروف باسم قانون بويل، والذي يقر بأن “حجم كمية غاز محددة يتناقص بالنسبة المعكوسة لارتفاع الضغط المطبق عليه عند الحفاظ على درجة الحرارة ثابتة”.
اقرأ أيضًا: بحث كامل عن حقوق الإنسان مع المراجع
العلاقة بين الحرارة والحجم: قوانين شارلز وجاي-لوساك
درس العالمان جاكسون شارلز وجوزيف جاي لوساك تأثير درجات الحرارة المختلفة على حجم الغازات، وتوصلوا إلى استنتاج مفاده بأن :
- حجم كمية محددة من الغاز يتغير بتغير درجة الحرارة، بحيث يزداد بارتفاعها وينقص بانخفاضها عندما يبقى الضغط ثابتاً.
- وأشارت النتائج إلى أن ناتج ضرب درجة حرارة الغاز في حجمه يكون قيمة ثابتة. ومن خلال رسم علاقة بين درجة الحرارة وحجم الغاز.
- تظهر خطًا مستقيمًا وعند تمديد هذا الخط ليتقاطع مع محور الحجم في نقطة الصفر وجد أن درجة الحرارة Qed.
- الحرارة تساوي 273.15°.
- في عام 1848، كشف العالم لورد كلفن أن 273.15 درجة مئوية هي أدنى درجة حرارة ممكنة، وأسماها الصفر المطلق.
- تصاغ العلاقة بين درجة حرارة الغاز وحجمه بمعادلة رياضية.
- V α T
- V = K2 x T
- k2 يمثل قيمة ثابتة وتشتهر هذه الصيغة بمسمى قانون شارل وجاي لوساك، والذي يعرف أيضاً بقانون شارلز يفسر هذا القانون على النحو التالي: “العلاقة بين حجم كمية محددة من الغاز ودرجة حرارته المطلقة تكون متناسبة بشكل مباشر، شريطة أن يكون الضغط ثابتًا”.
اقرأ أيضًا: بحث عن العمل التطوعي وفوائده ومميزاته
الرابط بين الحجم والمقدار
قاعدة أفوغادرو تكون كالتالي:
- اكتشف العالم الإيطالي “أميدو أفوغادرو” في العام 1811 أنه عند استقرار الضغط ودرجة الحرارة، تضم كميات الغازات المختلفة ذات الأحجام المتطابقة عدداً متساوياً من الجزيئات.
- هذه القاعدة تنطبق أيضاً على الغازات التي تتكون من ذرة واحدة حيث تكون تلك الذرات متساوية العدد.
- لذا يجب أن يتوقف حجم أي غاز على عدد الجزيئات المولية التي يحتويها.
- V α n
- V = K4 n
- حيث n عدد المولات، K4 ثابت.
- تُسمى هذه المعادلة بقانون أفوغادرو، الذي يقر بأن “الحجم الذي يحتله الغاز يكون متناسبًا بشكل مباشر مع كمية المولات فيه، شرط أن تظل درجة الحرارة والضغط ثابتين”.
- قانون والتون للضغوط الجزئية
في العام ١٨٠١، صاغ دالتون مبدأ الضغوط الجزئية الذي يقر بأن “إجمالي الضغط الناتج من مزيج من الغازات يعادل حاصل جمع الضغوط الفردية لكل غاز مشكل لذلك المزيج”.
يعد عمل بحث عن قوانين الغازات والتنقيب في أسرار الغازات من الركائز الجوهرية التي ركز عليها العلماء أثناء دراستهم للمواد التي تحيط بنا، فهذه الغازات هي المكون الرئيسي للطبقة الجوية التي تحفظ كوكب الأرض وتجعله موطناً ملائماً للعيش بخلاف بقية الكواكب في مجموعتنا الشمسية.
