لا وجود لقوى تجاذب في الغاز المثالي

لا وجود لقوى تجاذب في الغاز المثالي

يعد الغاز المثالي نموذجًا علميًا كيميائيًا يصف حالة الغاز في درجة ضغط وحرارة منخفضين نسبيًا دون تأثير أي قوى إضافية. ومع ذلك، فإن قوة التجاذب بين ذرات الغاز الفردية هي التي تمنحه خصائصه الفيزيائية، وإذا انعدمت قوى التجاذب، فإن الخصائص الفيزيائية للغاز ستنعدم تقريبًا. وهذا يعني التعامل مع كل ذرة هوائية على حدة، وهذا لا يحدث في الغاز المثالي. وبالرغم من الخصائص الفيزيائية الغريبة نسبيًا للغاز المثالي، فإنه يوجد قوى تجاذب بين ذراته.

ما هو الغاز المثالي

يعتبر النموذج الفيزيائي الثرموديناميكي لتصرف المادة في الحالة الغازية، الغاز المثالي، هو نموذج يفرض عدم وجود تفاعل بين جزيئات الغاز ويفترض تشتت جزيئات الغاز على شكل نقاط غير مترابطة. ويناسب هذا النموذج وصف غازات ذات كثافة منخفضة مثل الغازات الخاملة التي لا تتكون من جزيئات وتكون ذراتها منفردة.

الصفات الفيزيائية للغاز المثالي

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

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

بإمكاننا جميعًا دراسة أي نوع من الغازات بدقة إذا تم حفظه في وعاء خاص، ولا يمكن تحليل الهواء المحيط بنا بدون وضعه في وعاء خاص. في حالة الغاز المثالي، إذا قارنا حجم الوعاء بحجم الغاز الذي يحتويه، فإن حجم الغاز المثالي يكون ضئيلًا جدًا بالنسبة لحجم الوعاء. يحدث هذا عندما يكون الغاز المثالي تحت ضغط جوي عادي ودرجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، إذا لم يتوفر أي من هذين الشرطين، فلن يتصرف الغاز المثالي بهذا الشكل، إذا تم ضغطه بطريقة ما أو تعرضه لتغيير في درجة حرارته، فسيتغير سلوكه الفيزيائي.

جزيئات الغاز المثالي تتصادم فيما بينها تصادم مرن

يتميز نموذج الغاز المثالي بخاصية قد تكون من المستحيل تحقيقها على سطح الأرض في ظل ظروف الفيزياء التطبيقية العادية، وهذه الخاصية هي عدم فقدان أي طاقة حركية عند اصطدام الجزيئات. وهذه الخاصية غير موجودة في الفيزياء التطبيقية إلا في حالات نادرة تقريبًا.

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

يعمل العلماء على استكمال تمييز الغاز المثالي بميزة أخرى غير موجودة في الواقع، وهي حركة جزيئاته بشكل عشوائي غير متبع لأي قانون فيزيائي أو قوة من القوى المختلفة، حيث لا يمكن التنبؤ بحركة جزيئات الغاز بهذا الشكل أو تحديد مسار أي جزيء، وهذه الفرضيات لا تحدث إلا في ظروف محددة.

قانون الغاز المثالي أو معادلة الحالة الحرارية للغاز المثالي

يشير هذا القانون إلى سلوك الغاز المثالي عند تغير درجة الحرارة، وتم اشتقاق ووضع القانون بناءً على العديد من التجارب التي تستند إلى قوانين الغازات، ثم استطاع العالم لودفيغ بولتزمان بواسطة حساب الاحتمالات تفسير سلوك الغاز بناءً على بنية جسيمات الغاز.

يتم استخدام القانون العام للغاز لربط الدوال الحالية ببعضها البعض وهو يحتوي على علاقة بين درجة الحرارة والضغط وحجم جزيئات الغاز، ويتم استخدام هذا القانون في علم الكيمياء والفيزياء بصيغ مختلفة، ولكنه يحمل نفس المعنى في كل صيغته

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

يستخدم قانون الغاز المثالي في العديد من التطبيقات المنتشرة في حياتنا اليومية، ومن بين هذه التطبيقات.

أسطوانات الغاز والأمن الصناعي

يستخدم قانون الغاز المثالي لتحديد النسب المتوازنة بين الغازات التي يتم ضغطها وتعبئتها في الوحدات الهوائية. يتم استخدام هذا القانون في العديد من الأنشطة الصناعية والأمنية، بما في ذلك المجال الطبي لتوفير الأكسجين للمرضى وحالات ضيق التنفس، وأسطوانات إطفاء الحرائق. كما يتم استخدامه لحساب كيفية الحفاظ على ضغط متوازن للغازات داخل الطائرات في الجو.

الوسادة الهوائية

تتم عملية تصنيع وتحضير الوسائد الهوائية التي تستخدم في حالات تصادم السيارات، للحفاظ على حياة السائقين، وفقًا لقانون الغاز المثالي.

ما الفرق بين الغاز المثالي والغاز الحقيقي

يستخدم نموذج الغاز المثالي لتوفير نماذج ثابتة للخواص الفيزيائية للغازات الحقيقية. ومع ذلك، لا يمنع هذا وجود فروق قوية وجوهرية بين النظرية، وهي الغاز المثالي، والواقع، وهو الغاز الحقيقي. فأبسط هذه الفروق هو أن الغاز المثالي يحافظ على خصائصه في جميع الظروف، بينما يتغير الغاز الحقيقي في خواصه بتغير الضغط والحرارة المحيطة به. وبالإضافة إلى ذلك، هناك الكثير من الفروق بين النوعين من الغازات، وسنوضحها لكم بالتفصيل فيما يلي.