قانون الغازات المثالية: الفرق بين النسختين

'''قانون الغازات المثالية''' في [[فيزياء|الفيزياء]] و[[كيمياء|الكيمياء]] هو قانون يحكم متغيرات [[غاز مثالي|الغاز المثالي]].<ref>{{Cite journal

| authorمؤلف = Clapeyron, E. | authorlinkوصلة مؤلف = Benoît Paul Émile Clapeyron

| yearسنة = 1834

| titleعنوان = Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur

| journalصحيفة = [[Journal de l'École Polytechnique]]

| volumeالمجلد = XIV | pagesصفحات = 153–90

|languageلغة=fr}}</ref><ref>{{Cite journal

| authorمؤلف = Krönig, A. | authorlinkوصلة مؤلف = August Krönig

| yearسنة = 1856

| titleعنوان = Grundzüge einer Theorie der Gase

| journalصحيفة = [[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]]

| volumeالمجلد = 99 | pagesصفحات = 315–22

| issueالعدد = 10 |languageلغة=de}}</ref><ref>{{Citeمرجع webويب|urlمسار=http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/eqstat.html|titleعنوان=Equation of State| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20170306162022/https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/eqstat.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 06 مارس 2017 }}</ref> ذكر القانون لأول مرة بواسطة العالم [[فرنسا|الفرنسي]] [[بينوا كلابيرون]] في عام [[1834]]. اشتق القانون من حقيقة أنه في الحالة المثالية لأي [[غاز]]، يحتل عدد معين من الجسيمات نفس [[حجم|الحجم]]، وأن الحجم [[علاقة عكسية|يتناسب عكسيا]] مع تغير [[ضغط|الضغط]] و[[حرارة|الحرارة]] خطياً.

* د أو T: [[درجة حرارة مطلقة|درجة الحرارة المطلقة]].

حيث أن قانون الغازات المثالية يتجاهل كلا من الحجم الجزيئي والتفاعلات بين [[جزيئجزيء|الجزيئات]] وبعضها، يعد قانون [[غاز مثالي|الغازات المثالية]] أكثر دقة مع الغازات [[أحادي الذرة]] في الضغوط المنخفضة ودرجات الحرارة العالية. يكون تجاهل الحجم الجزيئي أقل أهمية كلما ازداد الحجم، أي عند الضغوط المنخفضة. الأهمية النسبية للتفاعلات الجزيئية تضعف بزيادة [[طاقة حرارية|الطاقة الحرارية]] أي بزيادة الحرارة.

* '''الغازات أحادية الذرة''' مثل [[هيليوم|الهليوم]] و[[كريبتون|الكريبتون]] وغيرها هي كلها من الغازات الخاملة حيث لا ترتبط الذرات مع بعضها البعض مكونة [[جزيء|جزيئ]]ات وإنما تبقى كل ذرة بمفردها. هذا بالمقارنة بغاز ثنائي مثل [[أكسجين|الأكسجين]] و[[نيتروجين|النيتروجين]] و[[كلور|الكلور]] كلجزيئ منها مكون من ذرتين. ومثال على جزيئ ثلاثي الذرات : [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] وجزيئه يتكون من 1 [[ذرة]] [[كربون]] و 2 ذرة أكسجين. وتعتبر الجزيئات الأحادية الذرات أبسط أنواع الغازات في الدراسة وتسمي لذلك '''غاز مثالي'''. الغازات الثنائية والثلاثية الذرات والجزيئات الأعقد من ذلك يحدث فيها [[اهتزاز]] الذرات وكذلك يمكنها "الدوران" حول محور أو أكثر ، مما يصعب دراستها.

تصف المعادلة العامة حالة [[غاز مثالي]] من حيث [[دالة حالة|دوال الحالة]] : [[ضغط|الضغط]] ''p'' و[[حجم|الحجم]]''V'' و[[درجة حرارة|درجة الحرارة]]''T'' وكمية الغاز ''n'' وعدد جزيات الغاز ''N'' ، وبالتالي [[كتلة]] الغاز ''m''. ويمكن كتابة المعادلة في صياغات مختلفة، ولكنها جميعا متساوية ، وكل منها يصف حالة النظام بدقة كاملة.

* ''[[رو (حرف)|ρ]]'' - [[كثافة|الكثافة]]

* ''m'' - [[كتلة|الكتلة]]

تمثل المعادلة العامة للغاز المثالي معادلة الحالة الترموديناميكية عندما تكون [[كثافة|الكثافة]] صغيرة

<math> \rho \rightarrow 0 </math> dar, أي عندما يكون [[ضغط|الضغط]] صغيرا جدا ودرجة الحرارة عالية. في تلك الحالة يمكن إهمال حجم الجزيئات نفسها وقوى التجاذب بينها.

وتمثل معادلة الغاز المثالي تمثيلا تقريبيا لغازات كثيرة مثل الهواء المشبع ببخار الماء في الظروف الطبيعية (1 ضغط الجوي ،و درجة حرارة 20 مئوية) ، فهي تصف حالته بدقة تقريبية مناسبة. وينتج من المعادلة العامة للغاز المثالي أن [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]] للغاز المثالي لا تعتمد على [[ضغط|الضغط]] أو [[حجم|الحجم]] ، وتعتمد فقط على درجة الحرارة. وتتكون الطاقة الداخلية في هذه الحالة من [[طاقة حركية|طاقة الحركة]] و[[حرارة|الحركة الحرارية]] لجزيئات الغاز.

في عام 1873 أضاف الفيزيائي فان ديرفال المعادلة المعروفة باسمه [[معادلة فان دير فالس|معادلة فان دير فال]] الحجم الذاتي لجزيئات الغاز وقوي التجاذب على المعادلة العامة وأصبحت معادلته بذلك تنطبق أيضا على [[غاز حقيقي|الغازات الحقيقية]].

ولا ينطبق [[تأثير جول-طومسون|تأثير جول-تومسون]] على الغاز المثالي.

تنص نظرية ديناميكا الغازات على أن الغازات تتكون من [[ذرة|ذرات]] منفردة أو [[جزيء|جزيئ]]ات منفردة ، وكل منها له [[كتلة]] <math>m</math> و[[سرعة]] <math>v</math>.

وتتناسب متوسط [[طاقة حركية|طاقة الحركة]] لجميع الجسيمات تناسبا طرديا مع [[درجة حرارة|درجة الحرارة]].

* [[زخم الحركة|زخم حركة الجزيئ]] = [[كتلة|الكتلة]] . [[سرعة متجهة|السرعة]]

حالة غاز حقيقي فيمكن بتطبيق [[معادلة فان دير فالس|معادلة فان دير فال]].

للجزيئات نجد فيها العدد 3 في البسط. هذا العدد يعطي ما يسمى [[درجة حرية (توضيح)|درجة حرية]] الجزيئ ، أي أن في المعادلة توجد "3 درجات حرية" لكل جزيئ ، ذلك يعبر عن أن سرعة v كل جزيئ يمكن تحليلها في ثلاثة اتجاهات : س وص ، ع.

* [[معادلة حالة|معادلة الحالة]]

* [[دالة حالة|دالة الحالة]]

* [[شغل (ديناميكا حرارية)|عمل (ترموديناميك)]]

* [[ميكانيكا لاغرانج|ميكانيك لاغرانج]]