حساب قانون الغاز المشترك

خطوات الاستخدام

ابدأ بفهم قانون الغاز المشترك: P1V1/T1 = P2V2/T2، حيث P الضغط، V الحجم، T درجة الحرارة المطلقة (بالكلفن). هذا القانون يجمع بين قوانين بويل وتشارلز وجاي-لوساك. يجب تحويل درجة الحرارة إلى كلفن بإضافة 273.15 إلى درجة مئوية. حدد أي متغير تريد حسابه (عادة V2).

أدخل القيم المعروفة: P1 (الضغط الابتدائي بوحدة مناسبة مثل atm أو kPa)، V1 (الحجم الابتدائي)، T1 (درجة الحرارة الابتدائية بالكلفن)، P2 (الضغط النهائي)، T2 (درجة الحرارة النهائية). تأكد من توافق الوحدات عبر جميع المتغيرات، وإلا قم بالتحويل. مثلاً، إذا كان P1 بوحدة atm، يجب أن يكون P2 أيضاً atm.

عزل المتغير المجهول. على سبيل المثال، لحساب V2: V2 = (P1 * V1 * T2) / (T1 * P2). هذا الاشتقاق يأتي من ضرب طرفي المعادلة في T2/P2. إذا كان المجهول هو T2: T2 = (P2 * V2 * T1) / (P1 * V1). وهكذا.

الأسئلة الشائعة

قانون الغاز المشترك هو تقريب جيد للغازات الحقيقية عند درجات حرارة عالية وضغوط منخفضة، حيث تكون التفاعلات بين الجزيئات ضئيلة وحجم الجزيئات مهمل. في الظروف القاسية (ضغط مرتفع جداً أو درجة حرارة منخفضة)، تنحرف الغازات الحقيقية عن السلوك المثالي. لوصف هذه الانحرافات، نستخدم معادلات أكثر تعقيداً مثل معادلة فان دير فال أو معادلة الحالة العامة. ولكن في معظم التطبيقات اليومية والمختبرية، يعتبر القانون المشترك دقيقاً بما يكفي. يرتبط هذا القانون بقانون الغازات المثالية PV=nRT، حيث n ثابت، لذا P1V1/T1 = nR = P2V2/T2. يجب أن تكون كمية الغاز (عدد المولات) ثابتة خلال العملية.

قانون الغاز المشترك مشتق من قوانين الغاز التي تعتمد على درجة الحرارة المطلقة. مقياس كلفن هو مقياس مطلق يبدأ من الصفر المطلق (-273.15°C)، حيث تتوقف حركة الجزيئات. إذا استخدمت الدرجة المئوية أو فهرنهايت، فإن العلاقة التناسبية تختفي لأن الصفر المئوي ليس صفراً حقيقياً للطاقة الحرارية. على سبيل المثال، إذا كانت T1=0°C، فإن قسمة أي كمية على 0 تؤدي إلى خطأ. في كلفن، 0°C = 273.15 K، لذا القسمة ممكنة. العلاقة الخطية بين الحجم ودرجة الحرارة تتحقق فقط باستخدام كلفن. لذلك، تحويل درجة الحرارة خطوة أساسية لضمان دقة النتائج.

قوانين بويل وتشارلز هي حالات خاصة من قانون الغاز المشترك. قانون بويل (P1V1 = P2V2) ينطبق عندما تكون درجة الحرارة ثابتة (T1=T2). قانون تشارلز (V1/T1 = V2/T2) ينطبق عندما يكون الضغط ثابتاً (P1=P2). وقانون جاي-لوساك (P1/T1 = P2/T2) ينطبق عندما يكون الحجم ثابتاً (V1=V2). يجمع القانون المشترك بين هذه الثلاثة في معادلة واحدة، مما يسمح بحساب التغيرات عندما تتغير جميع المتغيرات في آن واحد. هذا مفيد جداً في تطبيقات مثل الأرصاد الجوية، تصميم المحركات، والصناعات الكيميائية حيث الظروف نادراً ما تكون ثابتة.

الاتساق في الوحدات أمر بالغ الأهمية. الضغط يمكن أن يكون بأي وحدة طالما أن P1 وP2 بنفس الوحدة (atm, kPa, mmHg, bar...). الحجم كذلك (L, mL, m^3...). درجة الحرارة يجب أن تكون بالكلفن فقط. إذا كانت درجة الحرارة مدخلة بدرجة مئوية، قم بتحويلها بإضافة 273.15. لا تخلط وحدات الضغط مثلاً P1 بوحدة atm وP2 بوحدة kPa بدون تحويل. لتحويل الضغط: 1 atm = 101.325 kPa = 760 mmHg. الحجم: 1 L = 1000 mL = 0.001 m^3. يمكن استخدام معاملات التحويل المناسبة. كما أن المعادلة تعمل بشكل صحيح مع أي نظام وحدات طالما أن النسبة محفوظة، ولكن من الأفضل استخدام النظام الدولي (SI) أو نظام متسق.

حساب قانون الغاز المشترك

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

1بالون يحتوي غازاً حجمه 5.0 L عند ضغط 1.0 atm ودرجة حرارة 25°C. إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى 50°C وانخفض الضغط إلى 0.8 atm، ما الحجم الجديد؟

2في تجربة علمية، غاز حجمه 2.5 L تحت ضغط 750 mmHg ودرجة حرارة 20°C. تم تغيير الظروف إلى حجم 3.0 L وضغط 700 mmHg. أحسب درجة الحرارة الجديدة بالدرجة المئوية.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة