ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي
هو واحد من أهم الأسئلة الموجهة لطلاب مادة الفيزياء داخل السعودية، والذين يجدون صعوبة بالغة في الإجابة عليه مع انه من أحد الأسئلة ذات الإجابات السهلة فهو سؤال مباشر وإجابته بسيطة لذلك نقدم لكم في هذا المقال إجابة سؤال ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي
- إن وحدة الحرارة المتفق عليها دوليًا في قياس ناتج معادلة قانون الغاز المثالي هي وحدة الكلفن والتي يرمز إليها بالحرف k.
- وقد سميت وحدة قياس الحرارة الدولية بهذا الاسم نسبة للعالم الفيزيائي ويليام كلفن.
- الذي قام باختراع هذه الوحدة والتي يتم تعريفها فيزيائيًا بأنها قيمة تساوي 1.380 649×10−23 من الكيلوغرام.
- وينشأ الكلفن من خلال التغير في درجة الحرارة الخاصة بالطاقة الحرارية للجسم لذلك تحتوي معدلات الحرارة.
- على بعض الرموز الهامة وهي ضغط الغاز والذي يرمز إليه بالحرف p وحجم الغاز الذي يشار إليه بالحرف v.
- وعدد المولات الخاصة بالغاز الداخل في التفاعل ويرمز إليها بالحرف n، أما ثابت الغازات العام يرمز إليها بالحرف R.
- أما درجة الحرارة المطلقة فيرمز إليها بالرمز T، كل هذه الرموز تدخل في حساب الكلفن.
- لذلك لا يعد الكلفن درجة كالدرجات المئوية بل هي وحدات قياس ضخمة وذات قيمة في العلوم الفيزيائية.
- وبعد أن تعرفنا على سؤال ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي وهو الكلفن.
- يجب معرفة أن الكلفن تم ترقيتها من درجة إلى وحدة في عام 1967 نظرًا لأنها لا ترتبط قيمتها.
- بأي نقطة مرجعية عشوائية مثل الذي تحتوي عليه مقياس السيليزيوس ومقياس فهرنهايت.
- لذلك تم اعتبار الكلفن على انه وحدة قياس مطلقة في الفيزياء.
- وإذا أردنا الاطلاع على الجذور فقد ظهر الكلفن أول مرة في الورقة البحثية الذي قدمها ويليام كلفن.
- والتي تحدثت في مضمونها على المقياس الحراري المطلق الذي بحاجة للوصول إليه ليعم بالفائدة على علم الفيزياء.
- وقد تم وضع الكلفن كوحدة يعادل صفرها 273 درجة مئوية وهو ما يسمى بالصفر المطلق للوحدة.
- والذي سموه العلماء في العصر الحالي بمقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري كلفن.
القانون العام للغازات المثالية
- هو قانون الغاز المثالي وباسم أخر هو معادلة الغاز العامة الذي يحاول الوصول إلى وصف.
- حالة الغاز المثالي الافتراضي، ويهدف القانون في طياته إلى دراسة سلوكيات الغازات المختلفة.
- وكيفية تعاملها مع درجات الحرارة المنخفضة والمرتفعة في ظل تأثير العوامل الخارجية الأخرى.
- وقد ظهر هذا القانون لأول مرة في عام 1834 في فرنسا وبالتحديد على يد عالم الفيزياء الفرنسي بينوا كلابيرون.
- والذي عمل على دمج كلًا من قانون بويل التجريبي وقانون تشارلز وقانون أفوجادرو وقانون جاي لوساك.
- لأنه اكتشف أن دمج هذه القوانين مع بعضها البعض ينتج عنه قانون الغاز المثالي وهون PV = nRT.
- وه يعني مجموع ضغط الغاز مع حجمه يساوي مجموع ضرب مولات الغاز في ثابت الغاز العام في درجة الحرارة المطلقة.
- هذا القانون يتم تطبيقه فقط على الغازات المثالية أو كالغازات التي تتصرف بشكل مقارب للغازات المثالية.
- لأن في المجال الكيميائي والفيزيائي ليست كل الغازات مثالية بل تعد الغازات المثالية هي الفئة الأصغر حجمًا.
- لذلك يصعب تطبيق هذا القانون مع الغازات الأخرى لأنها تعمل على تجاهل الحجم الجزيئي للمادة والتفاعلات الجزيئية.
- وهنا يأتي سؤال ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي لتكون وحدة الكلفن هي وحدة القياس المثالية لهذا القانون.
- لذلك يعتبر هذا القانون هو القانون الأمثل للتعامل مع الغازات الأحادية وخصوصًا عند تحرضها.
- لدرجات حرارة مرتفعة جدًا في ظل وجود ضغط منخفض جدًا لأن في هذه الحالة يصبح عدم وجود تعريف محدد.
- للحجم الجزيئي للغاز أمر غير مهم للقانون مع وجود الكثافة المنخفضة لأن الغازات كبيرة الحجم.
- عندما تتعرض للضغط المنخفض لأن في هذه الحالة تكبر المسافة بين الجزيئات وتكون أكبر من الحجم الجزيئي.
- كما أن الأهمية النسبية تنخفض مع زيادة حجم الطاقة الحركية الحرارية وزيادة درجة الحرارة.
- ومن خواص قانون الغاز المثالي هو وجود فرق بين الغازات الحقيقية والغازات الحقيقية.
- لأن كليهما يتعرض لنفس التأثير عند التعرض إلى درجة ضغط واحدة وتركيب واحد.
تطبيقات على قانون الغاز المثالي
- بعد أن تعرفنا على ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي وهي حددة الكلفن.
- يمكننا الآن معرفة التطبيقات الفيزيائية على قانون الغاز المثالي والتي تكون وحدتها الكلفن.
- ومن أهم تلك التطبيقات هي العملية الديناميكية الحرارية والتي يتحول فيها الغاز من الحالة رقم 1.
- إلى الحالة رقم 2 على أن يكون الرمز الأول هو الحالة المنخفضة من الرمز الثاني.
- وهناك عملية الغازات متساوية الضغط وهي عبارة عن احد عمليات الديناميكية الحرارية.
- والتي يكون فيها الضغط في الحالة الصفرية ولا يرتفع أبدًا فيعتمد التفاعل على الحرارة المنقولة.
- وهناك تطبيق العملية إيزوكوريك أو ما يسمى بالعملية المتساوية وهي العملية التي تحتوي بداخلها على تفاعلات في النظام.
- هذه التفاعلات تظل ثابتة وتحدث داخل النظام المغلق أي أنها تحدق داخل أماكن محكمة الغلق.
- فتقوم بتسخين او تبريد الأجسام بدرجات حرارة فائقة كما يجب أن يتميز المكان الذي تتواجد فيه الأجسام بالثبات وعدم المرونة.
- وقد يسمى هذا النظام بنظام العزل الذي إذا تعرض إلى أي تغيير سيحدث تشوهات في الغازات والأجسام الموجودة.
- أما العملية متساوية الحرارة فهي العمليات التي تحدث في الماكينات عالية التنظيم.
- وهي العملية التي تحدث أيضًا داخل الخلايا الحية بشكل مستمر لتعمل على انقسام الخلايا والحفاظ على درجة حرارة الأجسام.
- أما آليًا فيتم استخدام المحركات الحرارية التي تعمل على توزيع الحرارة داخل الأجسام بصورة متساوية.
- ولتطبيق قانون الغاز المثالي ومعرفة ما وحدات الحرارة في معادلة قانون الغاز المثالي لهذه الحالة.
- يجب أن يتم دراسة جميع الظروف الداخلية والمؤثرات الخارجية الداخلة في التفاعل الديناميكي.
- ومن بعدها يتم تغير درجة الحرارة المعتادة لمعرفة سلوكيات الأجسام في الحرارة المختلفة.
- وتعتبر هذه العمليات هي العمليات الأهم لدراسة سلوكيات الغازات المثالية حيث أن الطاقة الداخلية لكمية ثابتة من الغاز المثالي.
- تعتمد بشكل أساسي على درجة حرارة الغاز نفسه لذلك عند الدخول في عمليات متساوية الحرارة تكون طاقة الغاز ثابتة لا تتغير.
- وهناك أيضًا العملية الثابتة والتي تتم من غير وجود أي تغيرات في العامل الحراري ولا العامل الحراري النوعي.
- وفي هذه العملية تنقسم إلى بيئة التفاعل التي تحتوي على عملية التدفق الثابتة ويدخلها أيضًا جهاز التحكم.
- لكن كل ما هو ليس له داعي فهو المحيط الخاص بالعملية التي يجرى بها التفاعل بدون أن يتم تغير الطاقة الحركية للغازات.
