بحث عن الغازات وخصائصها كاملفي دراسة الغازات وخصائصها لابد من التعرف على علم الكيمياء الذي يهتم بدراسة تركيب المادة وتكوينها وخصائصها وتفاعلاتها مع المواد الأخرى ، والمادة لها ثلاثة الحالات المختلفة التي تظهر قوة الارتباط والتماسك بين جزيئاتها ، بحيث يتم تقسيمها إلى الحالة الصلبة أو الحالة الخاملة ، والحالة السائلة ، والحالة الغازية ، ومن خلال موقعنا الإلكتروني ، سنقوم بتضمين مناقشة تفصيلية للغازات و خصائص وقوانين مختلفة.
مقدمة بحث عن الغازات وخصائصها
المادة هي الكون ، كل ما قد يشغل حيزًا أو كتلة في هذا الكون يسمى مادة ذرات أو جزيئات مختلفة ، لأن المادة التي لها طبيعة ذرة تتكون من الإلكترونات السالبة والبروتونات الموجبة والمحايدة. النيوترونات والذرات قد تتجمع لتكون ما يسمى بالجزيئات التي تحسب أساس جميع المواد في الطبيعة ، والمواد موجودة على سطح الأرض على شكل حالة من ثلاث حالات رئيسية تحدد من خلال ملاحظة امتصاص الماء في الظروف الطبيعية ، وهي الحالة الصلبة ، والحالة السائلة ، والحالة الغازية ، وهذه الحالات تشير إلى نوع الاتصال بين الجسيمات المختلفة ، ولكل نوع أ من هذه المواد درجة حرارة تتشكل عندها هذه الحالة ، و لها خصائص مختلفة من حيث الشكل وسهولة الحركة والضغط.
في مقدمة بحثنا حول الغازات وخصائصها سنتحدث تباعا عن التعريف العام للغازات ، أو الحالة الغازية للمادة ، وخصائصها المختلفة ، والقوانين التي تتبعها ، ثم نخصص الحديث عن الغازات النبيلة لخصائصها ، واستخداماتها ، والمفاهيم الخاطئة المتعلقة بها ، ومصادر الحصول عليها ، لذلك سننتقل إلى الغازات المسببة للاحتباس الحراري ، والعوامل المؤثرة في سلوك الغاز ، وكيفية قياس ضغط الغاز بشكل مفصل. وبطريقة بسيطة.
بحث عن الغازات وخصائصها كامل
تتميز الغازات عن غيرها بوجود مسافات كبيرة بين جزيئاتها ، بحيث يكون لها طاقة حركية هائلة ، وتعريفها وخصائصها على النحو التالي:
تعريف الغازات
الغازات هي شكل من أشكال المادة وهي سائلة مثلها مثل السوائل ، وتسمى سائلًا لما لها من خاصية الانتقال من مكان إلى آخر ، بالإضافة إلى أنها تملأ الوعاء الذي توضع فيه ، بغض النظر عن حجمه ، نظرًا لطاقته الحركية الكبيرة ، ويتم ضغط الغاز عن طريق تقليل حجم الوعاء الذي يحتويه ، مما يؤدي إلى تقليل المسافة بين جزيئاته ، وبالتالي زيادة الضغط الناتج عن الاصطدام. من الذرات معًا ، أو عن طريق زيادة درجة الحرارة مما يؤدي إلى زيادة الضغط ، إذا كان حجم الوعاء ثابتًا ، وكانت الغازات موجودة في الطبيعة على شكل جزيئات ثنائية تتكون من جزيئات من نفس نوع الغازات النبيلة عناصر المجموعة الثامنة في الجدولِ الدوري أو غازات أخرى مثل الأكسجين والنيتروجين وما إلى ذلك ، وقد تتكون من أكثر من نوع واحد من الذرات مثل غاز الميثان وغاز أول أكسيد النيتروجين ومواد أخرى.
خصائص الغازات
تتميز الغازات بوجود عدد من الخصائص منها:
- تتميز الغازات بحجمها وشكلها غير المستقرين ، ويتكون الغاز في الحاوية التي تحتويها ، ويتحدد حجم الغاز بكمية الضغط الذي يمارس عليه.
- تتميز الغازات بحركتها الكبيرة والعشوائية الدقيقة ، حيث يحتوي الغاز على كمية عالية جدًا من الطاقة الحركية.
- تتميز الغازات بمسافة كبيرة بين جزيئاتها.
- تتميز الغازات بقدرتها على الانضغاط في حاويات أو اسطوانات ، وذلك بسبب المسافات الكبيرة بين جزيئاتها ، ومن الممكن تقليص هذه المسافات إلى حد معين حسب مقدار الضغط عليها.
- تتميز الغازات بسرعة الانتشار نتيجة ضعف قوة التجاذب بين دقائق المادة ، فعند رش الرائحة تنتشر بسرعة في الهواء ، لكن انتشار السائل سيزداد عند درجة حرارته الزيادات ، والتي بدورها تزيد من الطاقة الحركية لدقائق المادة.
- تتميز الغازات بكثافة منخفضة جدًا مقارنة بالمواد السائلة والصلبة ، نظرًا لصغر حجم الجزيئات ، والمسافة الكبيرة بين كل جزيء مقارنة بحجمها.
- تتأثر الغازات بالحرارة ، فتتمدد مع ارتفاع درجات الحرارة ، وتنكمش مع انخفاضها ، وكلما ارتفعت درجة الحرارة التي تؤثر على الغاز ، زادت المسافات بين الجزيئات ، وبالتالي تقل كثافة الغاز والعكس صحيح.
دراسة سلوك الغازات
يمكن معرفة سلوك الغازات بدراسة ثلاثة متغيرات وهي:
- الحجم: كمية الغاز وحجمه يتغير مع تغير الوعاء الذي يوضع فيه ، وكمية الغاز التي يمكن وضعها في الحجرة هي نفس كمية الغاز التي يمكن وضعها في اسطوانة أو زجاجة ، يشغل الغاز حجم المساحة التي يحتوي عليها.
- الضغط: يتأثر حجم الغاز بكمية الضغط عليه ، فكلما زاد الضغط عليه ، قل حجم الغاز ، بسبب المسافات الصغيرة بين جزيئات الغاز ، وكلما انخفض الضغط على الغاز ، أكبر حجمه.
- درجة الحرارة: يتأثر الغاز بشكل مباشر بدرجة الحرارة ، فكلما زادت درجة الحرارة ، تنخفض الروابط بين جزيئات الغاز ، وتزداد الحركة والمسافات ، أو تقل حركته مع انخفاضها.
العوامل المؤثرة في ضغط الغازات
هناك عدة عوامل تؤثر على كمية ضغط الغاز ومنها:
- الحجم: حجم الغاز هو حجم الوعاء الذي يحتويه ، ويتغير الحجم تبعًا للضغط عليه.
- درجة الحرارة: العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة هي علاقة مباشرة والعكس صحيح ، فكلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد الضغط ، وكلما انخفضت درجة الحرارة ، انخفض الضغط.
- عدد المولات: يتناسب حجم الغاز طرديًا مع عدد المولات عند درجة حرارة وضغط ثابتين.
- الضغط الجوي: الضغط الجوي هو وزن عمود من الهواء على مساحة سنتيمتر مربع واحد.
ناقش الأساليب العلمية في الكيمياء
كيفية قياس ضغط الغازات
يتم قياس ضغط الغازات الصغيرة باستخدام جهاز قياس الضغط بحيث يتم استخدامه لقياس ضغط الغاز الذي لا يتعدى مقدار الضغط الجوي وهو جهاز على شكل حرف U باللغة الإنجليزية بحيث يكون أحد طرفي الحرف U مفتوح والطرف الآخر متصل بالوعاء الذي يحتوي على الغاز المراد قياس ضغطه ، ويوضع الزئبق داخل الأنبوب حتى يصل إلى نصف ارتفاع كل من الطرفين ، ويكون ضغط الغاز المراد قياسه. المقاس هو الفرق بين ارتفاع الزئبق عند طرفي الأنبوب مع إضافة الضغط الجوي ، ولكن في قياس ضغط الغازات الكبيرة ، يتم استخدام صفيحة معدنية رقيقة ، حيث يتمدد تحت تأثير ضغط الغاز ، ومقدار الضغط معروف من اللوحة المدرجة فيه.
قوانين الغازات
تم وضع قوانين الغازات لوصف العلاقة بين سلوك الغازات من حيث الحجم ودرجة الحرارة والضغط ، وهناك ثلاثة قوانين للغازات ، منها:
- قانون بويل boyl’s law: اكتشف العالم روبرت بويل في عام 1662 العلاقة بين الضغط والحجم عندما تكون قيمة درجة الحرارة ثابتة ، وكمية الغاز ، فالضغط يتناسب عكسيا مع الحجم ، أي كلما زاد الضغط ، قل الحجم والعكس صحيح. .
- قانون تشارلز charle’s law: اكتشف الفيزيائي الفرنسي تشارلز العلاقة بين درجة حرارة الغاز وحجمه ، فعندما تكون قيمة الضغط وكمية الغاز ثابتة يتناسب الحجم طرديًا مع درجة الحرارة ، أي كلما زادت درجة الحرارة زاد الحجم. يزيد من الغاز.
- قانون جاي لوساك: يصف العلاقة بين درجة الحرارة وضغط الغاز ، عندما يكون حجم الغاز ثابتًا ، يكون الضغط متناسبًا طرديًا مع درجة الحرارة ، أي مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد ضغط الغاز.
الغازات المثالية
حدد الغاز المثالي بالإنجليزية: ideal gaz أنه نموذج فيزيائي حراري ديناميكي لسلوك المادة في حالتها الغازية ، بحيث تتكون من جزيئات وجزيئات تتصادم مع بعضها البعض بشكل مرن ، دون وجود أي قوى جذب بين جزيئاتها ، ودون أي تفاعل بينها ، لذلك يعتبر مثاليًا لوصف الغازات منخفضة الكثافة ، ويمكن تطبيق خصائص وقوانين الغازات المثالية للغازات النبيلة مثل الهيليوم والنيون والأرجون ؛ لأنها لا تشكل جزيئات فردية.
قانون الغاز المثالي
تمتلك جزيئات الغاز المثالية طاقة حركية تتناسب طرديًا مع تغير درجة الحرارة ، وفقًا لقانون ضغط الغاز المثالي التالي:
- حجم الغاز × الضغط المطلق = ثابت الغاز العام × عدد المولات × درجة الحرارة المطلقة.
ويمثلها الرموز:
- ح ض = ر ن د. باللغة العربية
- P × V = n × R × T = N × k × T. باللغة الإنجليزية
أين:
- p: يمثل الضغط المطلق في وحدات الضغط الجوي.
- v: يمثل حجم الغاز بوحدات اللتر.
- n: يمثل عدد الشامات.
- r: يمثل ثابت الغاز العام ؛ ويساوي 8.3145 جول / كيلو مول.
- t: يمثل درجة الحرارة المطلقة ، أي درجة الحرارة على مقياس كلفن.
- n: يمثل عدد الجزيئات.
- k: يمثل ثابت بولتزمان الذي يساوي 1.38066 × 10-23 جول / كلفن.
ضغط الغاز المثالي
يكون ضغط الغاز المثالي أكبر من ضغط الغاز الحقيقي ، حيث أن الغاز المثالي له تصادم مرن بين قوى الجزيئات الموجودة فيه ، دون أي قوى جاذبية بينها ، وبما أن جزيئات الغاز المثالي لا تفعل ذلك. لها حجم ولا تتفاعل مع بعضها البعض ، وضغطها يتناسب خطيًا مع الحجم ودرجة الحرارة وعدد المولات ، وفقًا للقانون التالي لضغط الغاز المثالي:
- P = nRT / V.
أين:
- ص: يمثل قيمة ضغط الغاز.
- ن: يمثل كمية المادة في الشامات.
- T: يمثل قيمة درجة الحرارة بوحدة كلفن.
- الخامس: يمثل مقدار حجم الغاز.
- أ: يمثل ثابت الغاز العام.
سلوك الغازات المثالية والعوامل المؤثرة فيها
يتأثر سلوك جزيئات أو جزيئات الغاز المثالية بالضغط الناتج عن اصطدام جزيئات الغاز بجدار الوعاء الذي توضع فيه ، حيث تتحرك بشكل عشوائي ومستمر ، وتتأثر أيضًا بالتغير في درجة الحرارة ، حيث الطاقة الحركية تتناسب طرديا مع متوسط الطاقة الحركية للجزيئات.
الفرق بين الغاز الحقيقي والغاز المثالي
هناك عدة اختلافات بين الغاز الحقيقي والغاز المثالي ، منها:
- الغاز الحقيقي …