قوانين الغازات تصف العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة وكمية الغاز.
P₁V₁ = P₂V₂ (عند T ثابتة)
الضغط والحجم متناسبان عكسياً
مثال:
غاز حجمه 4L عند ضغط 2 atm. ما حجمه عند 4 atm؟
2×4 = 4×V₂ → V₂ = 2 L
V₁/T₁ = V₂/T₂ (عند P ثابت، T بالكلفن)
الحجم ودرجة الحرارة متناسبان طردياً
PV = nRT
P: الضغط (atm) | V: الحجم (L) | n: عدد المولات
R = 0.0821 L·atm/(mol·K) | T: درجة الحرارة (K)
مثال:
2 mol غاز عند 273 K و 1 atm. ما الحجم؟
V = nRT/P = 2×0.0821×273/1 = 44.8 L
T = 273 K (0°C) | P = 1 atm
حجم 1 mol من أي غاز مثالي عند STP = 22.4 L
دالتون: P_total = P₁ + P₂ + P₃ + ... (الضغوط الجزئية)
أفوجادرو: V₁/n₁ = V₂/n₂ (عند نفس T و P)
عدد أفوجادرو = 6.022×10²³ جسيم/مول
مثال شامل:
5 mol غاز عند 27°C (= 300K) و 2 atm. ما الحجم؟
PV = nRT → V = 5×0.0821×300/2 = 61.6 L
مثال (دالتون):
إناء يحتوي O₂ ضغطه 0.5 atm و N₂ ضغطه 1.2 atm
P_total = 0.5 + 1.2 = 1.7 atm
⚠ أخطاء شائعة:
هذا الجدول يجمع جميع قوانين الغازات مع الشروط والعلاقات. احفظه جيداً لأنه يتكرر كثيراً في الاختبار.
| القانون | الصيغة | الثابت | العلاقة |
|---|---|---|---|
| بويل | P₁V₁ = P₂V₂ | T, n | P ∝ 1/V (عكسية) |
| شارل | V₁/T₁ = V₂/T₂ | P, n | V ∝ T (طردية) |
| جاي-لوساك | P₁/T₁ = P₂/T₂ | V, n | P ∝ T (طردية) |
| أفوجادرو | V₁/n₁ = V₂/n₂ | T, P | V ∝ n (طردية) |
| الغاز المثالي | PV = nRT | R = 0.0821 | يجمع كل القوانين |
| دالتون | P_total = P₁ + P₂ + ... | V, T | مجموع الضغوط الجزئية |
| غراهام (الانتشار) | r₁/r₂ = √(M₂/M₁) | T, P | الغاز الأخف ينتشر أسرع |
القانون: r₁/r₂ = √(M₂/M₁)
حيث r = سرعة الانتشار، M = الكتلة المولية
الغاز ذو الكتلة المولية الأصغر ينتشر بشكل أسرع.
مثال (غراهام):
قارن بين سرعة انتشار H₂ (M=2) و O₂ (M=32).
r(H₂)/r(O₂) = √(32/2) = √16 = 4
الهيدروجين ينتشر 4 مرات أسرع من الأكسجين.
• جزيئات الغاز في حركة مستمرة وعشوائية.
• التصادمات بين الجزيئات مرنة تماماً (لا تُفقد طاقة).
• حجم الجزيئات مهمل مقارنة بحجم الإناء.
• لا توجد قوى تجاذب أو تنافر بين الجزيئات (في الغاز المثالي).
• الطاقة الحركية المتوسطة تتناسب طردياً مع درجة الحرارة بالكلفن.