تغير ضغط الغاز
الضغط
يعرف الضغط بشكلٍ عام بأنّه مقدار وزن عمود الهواء على وحدة السطح، ويقاس الضغط بوحدة الباسكال، ويرتبط مقدارالضغط بالعديد من العوامل التي تؤثر بعلاقات طردية أوعكسية على ضغط الغاز، وهناك العديد من العلماء الذين درسوا ضغط الغازات، ومن أهمّ العلماء العالم بويل، والعالم شارل، والعالم غاي لوساك.
العوامل المؤثرة على تغير ضغط الغاز
تعرّف الغازات على أنّها مجموعة من الذرات أوالجزئيات التي ترتبط مع بعضها البعض والتي تنخفض بينها قوى التجاذب، ونتيجةً لذلك فإنّها تمتلك طاقةً حركيةً عالية، كما تمتلك القدرة على اتخاذ شكل الحيّز الذي تشغله، ومن أهمّ العوامل التي تؤثر على تغيير ضغط الغاز ما يأتي:
- حجم الغاز: يتناسب ضغط الغاز تناسباً عكسياً مع حجم الغاز حيث كلّما زاد حجم الغاز قلّ ضغطه وذلك نتيجةً لزيادة المسافة بين الجزيئات على وحدة السطح.
- حجم الحيز: يتناسب ضغط الغاز تناسباً عكسياً مع الحيز حيث كلّما كان حجم الحيز أصغر كان ضغط الغاز أكبر.
- درجة الحرارة: تتناسب درجة حرارة الغاز تناسباً طردياً مع ضغط الغاز وذلك نتيجة لزيادة الحجم، كما تعتمد درجة ذوبان الغازعلى درجة الحرارة فكلما انخفضت درجة الحرارة زاد ذوبان الغاز كما هو الحال عند ذوبان غاز ثاني أكسيد الكربون في الماء، كما تعمل الزيادة في درجة الحرارة على تقليل كثافة الغاز نتيجة لزيادة المسافات بين جزيئاته وبالتالي زيادة حجمه، وبالتالي انتقاله إلى الأعلى من خلال ما يعرف بخاصية الحمل.
أهم قوانين ضغط الغازات
قانون بويل
ينص على أنه عند درجة حرارة ثابتة فإن الضغط يتناسب تناسباً عسكياً مع الحجم ويمكن تمثيل القانون رياضياً كما يأتي:
pv=k
حيث إن:
p= ضغط الغاز.
v= حجم الغاز.
k= ثابت الغاز.
قانون شارل
ينصّ على أنّه عند ضغط ثابت فإنّ حجم الغاز يزداد بعلاقة خطية مع درجة الحرارة، ويمكن تمثيل القانون الرياضي كما يأتي:
V=KT
حيث إن:
v= حجم الغاز
k= ثابت الغاز
T= درجة الحرارة
قانون دالتون للغازات
هو قانون يعنى بالضغوط الجزئية للغازات والذي ينصّ على أنّ مجموع الضغط الكلي لخليط من الغازات يساوي مجموع الضغوط الجزئية لكل غاز على حدة.
قانون غاي لوساك
ينص على أن ضغط كمية محددة من الغاز تتناسب طردياً مع درجة الحرارة إذا تم إبقاء حجم الغاز ثابتاً، ويعبر رياضياً عن القانون كما يأتي:
P1/T1=P2/T2
تطبيقات ضغط الغازات
تمت الاستفادة من دراسة ضغط الغازات والعوامل المؤثرة عليها في العديد من مجالات الحياة مثل استخدام ضغط الغازات في عمليات التبريد والتجميد كما تمت الاستفادة منها بالعلوم الحياتية والطبية وكانت الأساس في استعمالات المناطيد الهوائية.