[dabee]

قوانين الغازات

تركيب الغاز :
· الغاز يتركب من جزيئات ـ بينها مسافات بينية كبيرة وقوى تجاذب (ترابط جزيئية ) صغيرة جداً
· الجزيئات تتحرك حركة عشوائية [ براونية نسبة إلى مكتشفها براون الاسكتلندي الذي اكتشف أن حبوب اللقاح المعلقة في الماء تتحرك عشوائياً ]
· عند سحب كمية من الدخان المتصاعد من شمعة داخل مكعب من الزجاج وفحصها تحت الميكروسكوب نلاحظ الحركة العشوائية لدقائق الكربون ( الدخان )
تفسير الحركة البراونية :
· تتحرك جزيئات الغاز في جميع الاتجاهات عشوائياً وبسرعات مختلفة
· في لحظة معينة يكون عدد التصادمات مع جزيء الغاز من أحد الجوانب أكبر من الجانب الآخر فيتحرك الجزيء مسافة قصيرة في اتجاه معين (في خط مستقيم )
· بتوالي التصادمات يتكرر ذلك عشوائياً
تجربة لبيان وجود مسافات كبيرة فاصلة بين جزيئات الغاز:
· نكس مخبار مملوء بغاز النشادر فوق آخر مملوء بغاز كلوريد الهيدروجين
· نلاحظ تكون سحابة بيضاء من
تفسير ذلك كالتالي :
· جزيئات كلوريد الهيدروجين رغم أنه أكبر كثافة تنتشر لأعلى بين جزيئات النشادر في المسافات الفاصلة بين الجزيئات
· جزيئات النشادر رغم أنه أقل كثافة تنتشر لأسفل بين جزيئات كلوريد الهيدروجين في المسافات الفاصلة بين الجزيئات
· تتحد جزيئات النشادر مع كلوريد الهيدروجين مكونة كلوريد الأمونيوم
الاستنتاج : توجد بين جزيئات الغاز مسافات فاصلة كبيرة نسبياً
قابلية الغاز للانضغاط :
بتعرض الغاز لضغط خارجي يقل حجم الغاز وذلك بسبب كبر المسافات البينية بين جزيئات الغاز فعند زيادة الضغط تتقارب جزيئات الغاز من بعضها وتقل المسافات الفاصلة بين الجزيئات فينقص حجم الغاز
علل : الغازات قابلة للانضغاط ؟
· بسبب كبر المسافات البينية بين جزيئات الغاز فعند زيادة الضغط تتقارب جزيئات الغاز من بعضها وتقل المسافات الفاصلة بين الجزيئات فينقص حجم الغاز
علل: يصعب دراسة التمدد الحراري للغازات ؟
· لأن حجم الغاز يتأثر بعاملين هما (الضغط ودرجة الحرارة ) فعند دراسة التمدد الحراري للغازات يجب تثبيت الضغط
علل : دراسة التمدد الحراري للجوامد عملية سهلة وغير معقدة
· لأنها قابليتها للانضغاط قليلة جداً وتمددها يتأثر فقط بدرجة الحرارة
متغيرات الغاز:
للغاز ثلاث كميات متغيرة يعتمد كل منها على الأخرى وهي (الضغط P و الحجم V و درجة الحرارة T)
لدراسة العلاقة بين متغيرين يجب تثبيت المتغير الثالث

قانون بويل

يدرس العلاقة بين حجم كمية معينة من غاز V والضغط P عند ثبوت درجة الحرارة

نص القانون :
[ حجم مقدار معين من غاز يتناسب عكسياً مع ضغطه عند ثبوت درجة الحرارة ]

P α

P.V = constant

P1.V1 =P2.V2

أي أن حاصل الضرب( p.v ) لكمية معينة من الغاز يساوي مقدار ثابت
تحقيق قانون بويل عملياً:
الجهاز :
· يتكون من أنبوبتينA , B يحملهما قائم رأسي يرتكز على قاعدة بها 3 مسامير محواة (لضبط الجهاز رأسياً )
· الأنبوبة A تشبه السحاحة ومنتظمة المقطع مدرجة من أعلى لأسفل (لتعيين حجم الغاز)
· الأنبوبة B تتصل بالأنبوبة A بواسطة أنبوبة من المطاط مملوءة بالزئبق وتعمل معها كمانومتر يقيس ضغط الغاز في الأنبوبة A
الخطوات :
1. نعين قيمة الضغط الجوي باستخدام البارومتر(بوحدة سم زئبق )
2. نفتح صنبور الأنبوبة A ونحرك B لأعلى أو لأسفل حتى يكون الزئبق عند منتصف الأنبوبة A ويكون سطح الزئبق متساوي في الأنبوبتين A& B ( علل )
3. نغلق صنبور الأنبوبة A ونعين حجم الغاز المحبوس وليكن V1 وضغطه P1 ويساوي عندئذٍ الضغط الجوي مستخدمين وحدة cm Hg
4. نحرك الأنبوبة B إلى أعلى مسافة مناسبة ونعين كلا من حجم الغاز المحبوسV2 وفرق ارتفاع الزئبق في الفرعين h ومنها نعين الضغط P2 = Pa + h
5. نحرك الأنبوبة B إلى أسفل مسافة مناسبة حتى يكون مستوى الزئبق في الأنبوبة B أقل من A ونعين كلا من حجم الغاز المحبوسV3 وفرق ارتفاع الزئبق في الفرعين h ومنها نعين الضغط ( P3 = Pa - h)
6. نكرر الخطوتين 4 , 5 عدة مرات ونسجل النتائج في جدول
7. نرسم علاقة بيانية بين V على المحور الرأسي , على المحور الأفقي ينتج خط مستقيم يمر بنقطة الصفر كما بالرسم
ملاحظات هامة :
· مساحة المستطيل المنقوط و المخطوط متساوية (علل)
· عند تغير ضغط كمية معينة من غاز مع ثبوت درجة الحرارة يكون
( P1V1 = P2V2)

· عند خلط غازين أو أكثر في إناء واحد فإن الضغط الكلي داخل إناءالخلط يساوي مجموع الضغوط الجزئية للغازين كما لو كان كل غاز منهما يشغل الإناء بمفرده ويكون P.V = P1V1 + P2V2

مسائل بويل

1. كمية من غاز النشادر تشغل حجما قدره 2.4 m3 تحت ضغط ( 105 N/m2) احسب حجم هذه الكمية تحت ضغط ( 0.8 x105 N/m2)




2. مليء بالون بالهواء حتى صار حجمه(200cm3) في يوم كان الضغط الجوي فيه(75 cm Hg) فإذا وضع البالون تحت مخلخلة هواء وخفض الضغط إلى ( 15 cm Hg) مع ثبوت درجة الحرارة فكم يصبح حجم البالون
3. فقاعة من الهواء حجمها(0.2cm3) على عمق ( 20m) في الماء الذي كثافته ( 1000kg/m3) أوجد حجمها عند سطح الماء إذا كان الضغط الجوي ( 1.0013x105 N/m2) وعجلة الجاذبية ( 9.8 m/s2)

4. خلط 8 لتر من غاز النتروجين ضغطه (76 cm Hg) مع 16 لتر من الهيدروجين ضغطه (75 cm Hg) في إناء مقفل سعته 20لتر , احسب ضغط الخليط بفرض ثبوت درجة الحرارة
5. مضخة تضخ 70 لتر من الهواء تحت الضغط الجوي المعتاد إلى إناء حجمه 6 لتر عند درجة حرارة ثابتة احسب ضغط الهواء في الإناء بوحدات الضغط الجوي
6. إذا كانت كثافة الهيدروجين في معدل الضغط ودرجة الحرارة S.T.P 0.009gm/liter احسب حجم 1gm منه تحت ضغط 100CmHgودرجة 0°C
ملاحظة :
· معدل الضغط S.P يساوي 76CmHg
· معدل درجة الحرارة S.T يساوي 0°C = 273°K



7. اسطوانة مغلقة من طرفها العلوي غمرت رأسياً في الماء إلى عمق 10m , بفرض عدم تسرب أي جزء من الهواء , وأن حجم الاسطوانة 250 cm3 ومساحة مقطعها 20 cm2 , احسب ارتفاع الماء فيها عند هذا العمق .

8. الأواني الثلاثة الموضحة بالرسم تحتوي على غازات مختلفة في درجة حرارة الغرفة فإذا فتحت الصمامات الثلاث واختلطت الغازات دون حدوث تفاعل بينها احسب الضغط النهائي للمجموعة (بإهمال حجم أنابيب التوصيل )

80

160

320

400

P بوحدات الكيلو باسكال

10

5

2.5

2

V بالمليمتر المكعب

23. الجدول التالي يحتوي على نتائح تجربة لدراسة العلاقة بين حجم كمية معينة من غاز وضغطه عند ثبوت درجة الحرارة
و المطلوب:
1. رسم علاقة بيانية بين الضغط p على المحور الرأسي ومقلوب الحجم 1/V على المحور الأفقي
2. من الرسم عين قيمة حجم الغاز عند ضغط 3.2 كيلو باسكال
3. أذكر خاصيتين ثابتتين طوال التجربة