غاز مثالي

معادلة الغاز المثالي

وعلى صعيد آخر، على وجه العموم، يكفي معرفة واحدة من المعادلات أعلاه في كونها المعادلة العامة للغازات، مثل:

من جهة ثانية، بواسطة المعادلة العامة للغازات إلى جانب قوانين الديناميكا الحرارية يمكننا وصف عمليات الحركة الحرارية للغازات المثالية بطريقة الرياضيات.

علاوةً على ذلك، تصف معادلة الغاز العامة دوال حالة غاز مثالي وعلاقة تلك الدوال ببعضها البعض من: درجة الحرارة، والضغط وحجم الغاز. وهي تكتب في الكيمياء والفيزياء بصيغ مختلفة ولكنها كلها لها مدلول واحد.

ومن جهة أخرى، أو معادلة الحالة الحرارية لغاز مثالي وهي تصف غازا مثاليا وسلوكه عند تغير درجة الحرارة مثلاً. وقد شكلت تلك المعادلة كنتيجة لنتائج تجارب عديدة (قوانين الغازات). ثم استطاع لودفيغ بولتزمان عن طريق حساب الاحتمالات (ترموديناميكا إحصائية) تفسير سلوك الغاز على أساس بنية جسيمات الغاز.

• وفيها :
• p الضغط
• V الحجم المولي
• T درجة الحرارة بالكلڤن

• حيث:
• ثابت الغازات العام، كما أن:
• تسمى «ثابت الغاز النوعي».

• هي ثابت بولتزمان وعلاقته بثابت الغازات العام كالآتي:
• N = R.
• حيث N ثابت أفوجادرو الذي يعطي عدد الجزيئات في 1 مول من المادة.

R ثابت الغازات العام

• n عدد المولات (أو أجزاء المول).
• اقرأ كذلك
• قانون الغازات المثالية
• تجانس

مواصفات الغاز المثالي

وفي السياق ذاته، التصادمات بين جزيئات الغاز تصادمات مرنة: (collision involving gas molecules are totally elastic)

وفي السياق ذاته، حجم جزيئات الغاز مهملة بالنسبة للوعاء الذي يحتويه أي تحت ضغط منخفض:

كذلك، فالغاز المثالي هو غاز افتراضي لتسهيل التعامل مع الكثير من المتغيرات في المواضيع التي تتناولها الديناميكا الحرارية. والفرضيات أو الشروط الثلاثة هي التي تجعل الغاز الحقيقي إذا وجد في هذه الظروف يتصرف كغاز مثالي.

وفي السياق ذاته، الحركة العشوائية هي تلك الحركة التي لا تخضع لأي قانون فيزيائي يمكن أن يتنبأ بها وهذه الجزيئات تتحرك بهذه الطريقة ولا يمكن أن نعرف مسار أي جزيء وكيف سيكون، لذلك نفترض أن حركة الجزيئات حركة عشوائية.

حركة جزيئات الغاز حركة عشوائية دون مؤثرات خارجية:

ومن ناحية أخرى، هذا يفترض أن الجزئيات لا تفقد أي من طاقتها عندما تتصادم مع بعضها البعض.

وفي هذا الصدد، لا يمكن أن يوجد غاز ندرسه إلا وجد في وعاء وإذا قمنا بحساب حجم جزيئات الغاز وقارناها بحجم الوعاء نجده مهملا وهذا يتحقق عندما يكون ضغط الغاز عند الضغط الجوي أو أقل وعند درجة حرارة الغرفة. أما إذا وجد في ظروف من الضغط العالي مثل غاز في جرة (كغاز الفرن المستعمل للطهي) فهو لن يتصرف كغاز مثالي ولا يمكن أن نهمل حجم الغاز بالنسبة للجرة.

• هذا النموذج يخضع خضوعا مطلقا لقانون بويل-ماريوط. ويخضع كذلك لقانون أفوجادرو
• للغاز المثالي شروط وهي على النحو التالي:
• حجم جزيئات الغاز مهملة بالنسبة للوعاء الذي يحتويه أي تحت ضغط منخفض.
• التصادمات بين جزيئات الغاز تصادمات مرنة.
• حركة جزيئات الغاز حركة عشوائية دون مؤثرات خارجية.

وفي هذا السياق، طبعا هذه الفرضيات تتحقق في ظروف محددة وذلك للاقتراب قدر الإمكان لوضع قانون يحكم متغيرات الغاز (الضغط والحجم ودرجة الحرارة).