كيف تؤثر كتلة جسيم الغاز في معدل انتشاره وتدفقة، تمثل الغازات، بالإضافة إلى الحالة الصلبة والسائلة، إحدى حالات التجميع الثلاث، ومن خلال تحديد خصائص الغازات، يصبح من السهل العثور على إجابة لهذا السؤال. هذه الخصائص هي:
- تتكون الغازات من عدد كبير من الجسيمات النانوية المتباعدة مقارنة بحجمها.
- الغازات شديدة الانضغاط وتنتشر بسرعة عند تحرير الضغط عليها.
- تتمتع جزيئات الغاز بطاقة حركية عالية تسمح لها بالتحرك بشكل عشوائي في أكثر من اتجاه دون انقطاع وفي خطوط مستقيمة.
- لا يمتلك الغاز القدرة على محاولة تغيير شكله، لكنه يأخذ شكل المساحة التي يتحد فيها، مما يجعله ليس بحجم ثابت.
- الروابط بين الجزيئات أو الذرات ضعيفة والمسافات متباعدة.
- تتميز الغازات بقابلية انتشار عالية، مما يؤثر على سرعة انتشار كتلتها، لأنه كلما زادت كتلة الغاز، قلت سرعة الانتشار وأضعفها.
- لا يوجد تنافر أو تجاذب بين جزيئات الغاز (قبول الغاز المثالي).
- تتصادم جزيئات الغاز مع بعضها البعض بسبب حركتها العشوائية السريعة، ومع ارتفاع درجة الحرارة تزداد سرعة الجزيئات وتشتد التصادمات وتزداد سرعتها.
بسبب الخصائص المذكورة أعلاه، من الواضح أنه كلما زادت كتلة الغاز، قلت سرعة انتشاره وانخفضت كتلته، زاد انتشاره وليس العكس.
جزيئات الغاز
- لكل غاز كتل مختلفة لكل جسيم.
- غالبًا ما تسمى كثافة كتلة الغاز (الكثافة)، والتي تعني كتلة الغاز بالنسبة إلى حجمه، مما يشير إلى أن الكتلة تساوي الكثافة.
- تتصرف جزيئات الغاز بشكل مثالي في ظل نفس الظروف (مثل الضغط ودرجة الحرارة) وتتغير حركتها مع هذه الظروف.
- من الممكن تحديد عدد جزيئات الغاز (عدد المولات) في ظل ظروف معينة عند قياس كثافة الغاز، حيث يمكن تحديد الوزن الجزيئي لأحد المركبات الغازية بواسطة كثافة الغاز.
العوامل المؤثرة في الغازات
هناك عدة عوامل تؤثر على معدل انتشار الغازات وخصائصها ومن أشهرها:
- الحجم.
- درجة حرارة.
- الضغط: يتناسب الضغط على الغازات عكسياً مع حجم الغاز، أي أنه كلما زاد الضغط على الغاز، قل حجمه.
قوانين الغازات الثلاثة
هناك ثلاثة قوانين، إذا تم تطبيق أي منها على الغازات، فإنها ستؤثر على خصائصها: هذه القوانين هي:
- قانون جاي لوساك: في حاوية ذات حجم ثابت، يكون ضغط الغاز متناسبًا طرديًا مع درجة الحرارة، مما يؤثر على كل من الغاز والحاوية.
- قانون تشارلز: عند الضغط المستمر، يتناسب حجم عينة الغاز طرديًا مع درجة الحرارة التي تعمل على العينة.
- قانون بويل: عند درجة حرارة ثابتة، يتناسب ضغط الغاز عكسياً مع حجمه.