المقدمة

أحد  الغاز المادة  هو ومثل حاالت الغازات  السوائل ، قابلية  موائع فإن لها أن أي

لها أن من بالرغم شكلها، تغيير تقاوم وال في. لزوجة للسريان يحدث ما غير وعلى

لها . يتاح فراغ أي تمأل ولكنها ً ثابتا ً حجما تشغل ال حرة الغازات فإن وطاقة السوائل،

بعد ) حركة المادة حاالت في شيء أهم ثاني هي طاقة(. البالزما الغازات لزيادة ً ونظرا

فإن الغازات النفاذ  ذرات و جزيئات حركة بل ، لها متاح حجم كل تشغل ألن تميل الغاز

بزيادة ذلك ويزداد ، مسامية مادة من حائل خالل حركتها  أيضا مفهوم. طاقة ويوجد

لمعرفة ضروري ببعضها الجزيئات اصطدام بأن يتعلق ولكن  ضغط خاطئ الغاز،

. الجزيئات بين االصتدامات ضغطها لتحديد كافية العشوائية سرعاتها أن الحقيقة

فقط الكيميائة مهمة تفسر  للتفاعالت التصادم  حيث جزيئات  نظرية بين تفاعل حدوث

. يصف كما - مادتين بولتزمان ماكسويل الغاز  توزيع في الجزيئات سرعات توزيع

على الحرارة  واعتمادها . درجة الحسبان في للغاز الحرارية الحركة ويأخذ

. تواجد فعند تتالمس التي السوائل جسيمات حركة عن الغاز جسيمات حركة تختلف

في تتحرك أنها نجد غاز في غبار حبيبات مثل ، براونية  جسيمات ذلك حركة ونشاهد ،

. حالية تقنية توجد ال أنه وحيث الهواء في الغبار وحركة الشمس شعاع في أحيانا

( غازي جسيم حركة مالحظة من فقط( جزيئ أو ذرةتمكننا النظرية الحسابات فإن ،

مكون غاز أو غاز ذرات حركة ولكن ، تحركهم كيفية عن تصورا تعطي

[[  جزيئات من أو) ( النيتروجين األكسجين مرتبطتين ذرتين من منهما كل يتكون حيث

. حركة تتضمن البروانية الحركة أن هذا في والسبب البروانية الحركة عن تختلف فهي

. ً غالبا الغبار جسيم ويتكون بها الغاز ذرات اصطدامات محصلة تاثير تحت غبار جسيم

عشوائيا . . حادة أشكال أشكال في ويتحرك الذرات مليارات من

1

للغازات الحرارية الحركة نظرية

على الباعث وسلوكها الغازات وفهم الحرارية الحركة تطور كان

اكتشافت  والفيزياء الكيمياء تقدم بويل  منذ في  روبيرت لسلوكها قانون وصياغته

عام  بويل العلماء. 1662في واستطاع ، عشر التاسع القرن حتى سريع تقدم حدث ثم

كاألتي الغاز : وصف

عن- 1 والبعيدة الصغر في المتناهية الجسيمات من كبيرة أعداد من الغازات تتألف

. عن عبارة هو الغاز يحتله الذي الحجم معظم ان ذلك عن وينتج بحجمها مقارنة بعضها

يعلل , وهذا . الكثافة فراغ للغازات المنخفضة

وبارتفاع- 2 ، العشوائية السريعة حركتها بسبب البعض بعضها الغاز جسيمات تتصادم

االصطدامات معد ويزداد االصطدامات ،وتشتد الجزيئات سرعات تزداد الحرارة درجة

في. لنا وتظهر يحتويها الذي الوعاء بجدار الغاز جسيمات تصطدم الوقت نفس في

مافي. . الضغط صورة كل للغاز الكلية الطاقة في فقدان يحصل ال أي مرن التصادم

كرات سرعات تنتقل مثلما الجسيمات بين السرعات تنتقل .البلياردو األمر

جميع- 3 وفي وعشوائية سريعة دائمة حركة طاقة في الغاز جسيمات تكون

االتجاهات.

افتراض- )4 الغاز جزيئات بين تنافر أو تجاذب قوى توجد المثالي  ال ( .الغاز

المثالي الغاز معادلة

درجة تغير عند وسلوكه مثاليا غازا تصف وهي مثالي لغاز الحرارية الحالة معادلة أو

( . عديدة تجارب لنتائج كنتيجة المعادلة تلك شكلت وقد مثال قوانينالحرارة

استطاع(. الغازات بولتزمان  ثم ) لودفيغ االحتماالت حساب طريق ترموديناميكاعن

الغاز( . إحصائية جسيمات بنية أساس عل الغاز سلوك تفسير

2

العامة الغاز معادلة حالة  تصف ببعض  دوال بعضها الدوال تلك وعالقات مثالي غاز

الحرارة  : من : والضغط ، درجة وهي ، الغاز حجم و

حيث:

 [1]

العام الغازات أن  ثابت كما ، :

p الضغطV  المولي الحجمT  الحرارة بالكلفن درجةR  العام الغازات ثابتn.) ( المول أجزاء أو الموالت عدد

إلى باإلضافة للغازات العامة المعادلة الحرارية  بواسطة الديناميكا يمكننا قوانين

الرياضيات . بطريقة المثالية للغازات الحرارية الحركة عمليات وصف

الحقيقي[ عدل] الغاز معادلة

الحقيقي :  الغاز Realباإلنجليزية) gas )ليس غاز مثالي  هو ال  غاز بصفات بتميز

بواسطة معالجتها المثالية  يمكن الغازات الحقيقية. قانون الغازات سلوك نفهم ولكي

تشغل أها حيث العملية حياتنا في باستمرار تقابلنا تؤثر  المحركات وهي أنها كما ،

: الطقس على االعتبار في اآلتية الصفات اتخاذ من بد فال

ضغطية تأثيرات لها نوعية متغيرة  حرارة ) ( ، الصفر عن تختلف أحجام للجزيئات حيث فالس دير فان تأثير ، التوازن عدم حالة في ترموديناميكية تأثيرات

3

على الجزيئات  تؤثر على  تفكك الكيميائية  وتؤثر التفاعالتنؤتي ، الحقيقي العاز لحالة صيغ عدة توجد بعضها أو العتبار في المؤثرات تلك بأخذ

المثال سبيل على : منها

فالس [عدل] دير فان معادلة

مع الحقيقية  تتعامل المولية  باعتبار الغازات المولي  الكتلة :ووحجمها

حيث:

P الضغط,

T [[ الحرارة ,بالكلفن درجة

R  الغازات , ثابت

المولي .Vm الحجم

a وb من تعيينهما يجري وأحيانا ، غاز لكل عمليا يُعينان الحرجة  إحداثيان ) النقطة

Tc)  الحرج العالقتين( Pc) والضغط استخدام : مع

حقيقي غاز

الحقيقي الميكانيكية  والفيزياء الكيمياء في الغاز :  والهندسة (Real gasباإلنجليزية)

ليس غmmاز مثmmالي  هmmو بواسmmطة  غmmاز معالجتهmmا يمكن ال بصmmفات الغmmازات  بتمmmيز قmmانون

حياتنا. المثالية في باستمرار تقابلنا وهي ، الحقيقية الغازات سلوك نفهم ولكي

4

تشغل حيث على  المحركات العملية تؤثر أنها الصفات  الطقس كما اتخاذ من بد فال

: االعتبار في اآلتية

ضغطية تأثيرات لها نوعية متغيرة  حرارة ) ( ، الصفر عن تختلف أحجام للجزيئات حيث فالس دير فان تأثير ، التوازن عدم حالة في ترموديناميكية تأثيرات على الجزيئات  تؤثر على  تفكك الكيميائية  وتؤثر التفاعالت

دراسة حرارية  وتأخذ حركة نتائج  نظام على للحصول الحسبان في التأثيرات تلك

. معقولة تقريبية نتائج على والحصول المثالية الغازات قانون تطبيق يمكن كما ، دقيقة

مع التعامmmل عنmmد الحقيقي الغmmاز نمmmاذج تطmmبيق من بmmد فال أخmmرى كهmmة تكmmثيفومن

من  الغmmmmmmmmازات الحرجmmmmmmmmة  بmmmmmmmmالقرب وفي  الضmmmmmmmmغوط في النقmmmmmmmmاط العاليmmmmmmmmة. الحرارة األخرى الحاالت وبعض المنخفضة

الحقيقية الغازات لمعادالت نماذج

: رئيسة} الحالة  مقالة {معادلة

5

ثبات عند حقيقي لغاز الحجم بتغير الضغط الحرارة  تغير الحرارة. درجة درجة تنحفض

. السفلي المنحنى إلى األعلى المنحنى من

. الغاز ويسلك حقيقي غاز حرارة درجة ثبات عند الحجم بتغير الضغط تغير الشكل يبين

. وسوف حسابها على تساعد بمعادالت وصفها الترموديناميكا تحاول معقدة مسالكا

التالية للمنحنيات مناطقا هنا : نصف

– عند التغير غامق أزرق حرارة  منحنيات –  درجة ( حاالت الخضراء األجزاء ثابتة

.) مستقرة شبه يسار على سائلة – .Fاألجزاء حالة النقطةF–   الغليان .درجة

الخطFG – بين السائلة  توازن الغازية  الحالة .والحالة

الجزءFA. – الساخن فوق سائل

6

الجزءF′A( – الصفر من أقل ضغط تحت (.p<0سائل

الجزءAC – عدم في النظام ويكون ، الحرارة درجة ثبات عند واقعي غير امتداد

استقرار. الجزءCG. التكثف – درجة تحت بخار النقطةG–   التكثف .نقطة

النقطة يمين على .Gالمنظقة عادي – غاز المساحةFAB والمساحةGCB. متساويتان – األحمر .Critical isothermالمنحنى الحرارة درجة ثبات عند الحرجة الحالة النقطةK–   حرجة .نقطة

( – عالي الضغط الحرارة درجة ثبات مع الحرجة فوق حاالت فاتحة زرقاء منحنيات

جدا(.فالس [عدل] دير فان نموذج

باعتبار عادة الحقيقية الغازات مع المولية  نتعامل المولي  الكتلة :ووحجمها

حيث:

P الضغط,

T [[ الحرارة ,بالكلفن درجة

R  الغازات , ثابت

المولي .Vm الحجم

a وb من تعيينهما يجري وأحيانا ، غاز لكل عمليا يُعينان الحرجة  إحداثيان ) النقطة

Tc)  الحرج العالقتين( Pc) والضغط استخدام : مع

7

- كوونج ريدليش نموذج

. - الحقيقي الغاز لتمثيل تستخدم أخرىن احداثييين على كوونج ريدليش معادلة تحتوي

: كاآلتي وصيغتها ، فالس دير فان معادلة من دقة أكثر تعتبر وهي

a وb تعيينهما ويمكن ، فالس دير فان إحداثيات عن يختلفان إحداثيان : هما

كالوسيوس نموذج

- العالم باسم مسماة وهي كالوسيوس كالوسيوس  معادلة معادلة-  رودولف هي

: الحقيقي الغاز لتمثيل تستخدم إحداثيات ثالثة على تحتوي بسيطة

حيث:

. Vcو حرج حجم

8

ولكنها ، الحقيقية الغازات تصفمسالك أن تحاول أخرى نماذج توجد كما

" " . على تطبيقه يمكن الذي روبينسون بينج نموذج وهناك قليال تستخدم

. هنا ونذكره السوائل على وأيضا الحقيقية الغازات

- روبنسون بينج نموذج

- إحداثيين عل روبينسون بينج معادل بعض( [1] تحتوي على أيضا تطبيقها بإمكانية وتتميز

: الحقيقية الغازات على تطبيقاتها جانب غألى السوائل

مثالي غازالحرة الموسوعة ويكيبيديا، من

المثالي الكامل  أو الغاز نموذج  الغاز في المادة لتصرف ثرموديناميك فيزيائي هو

بين. الغازيmة الحالmة تفاعmل وجmود عmدم النمmوذج الغmاز  جزيئmات يفmرض جزيئmات وأن الغmاز

ذات غmازات لوصmف مناسmب فإنmه لmذا اكتشmف.  كثافmة نقطيmة، النمmوذج هmذ منخفضmة

. 19 القرن  في

المثالي الغاز مواصفات

. - أفوكادرو لقانون أيضا ويخضع ماريوط بويل لقانون مطلقا خضوعا يخضع النموذج هذا

: التالي النحو على وهي شروط المثالي للغاز

. منخفض ضغط تحت أي يحتويه الذي للوعاء بالنسبة مهملة الغاز جزيئات حجم( . باالنجليزية مرنة تصادمات الغاز جزيئات بين collision involving gasالتصادمات

molecules are totally elastic)

. خارجية مؤثرات دون عشوائية حركة الغاز جزيئات حركةفي المتغيرات من الكثير مع التعامل لتسهيل افتراضي غاز هو المثالي فالغاز

. التي هي الثالثة الشروط أو والفرضيات الحرارية الديناميكا تتناولها التي المواضيع

. مثالي كغاز يتصرف الظروف هذه في وجد إذا الحقيقي الغاز تجعل9

ضغط تحت أي يحتويه الذي للوعاء بالنسبة مهملة الغاز جزيئات حجم

:منخفض

الغاز جزيئات حجم بحساب قمنا وإذا وعاء في وجد إال ندرسه غاز يوجد أن يمكن ال

الضغط عن الغاز ضغط يكون عندما يتحقق وهذا مهمال نجده الوعاء بحجم وقارناها

. العالي الضغط من ظروف في وجد إذا أما الغرفة حرارة درجة وعند اقل أو الجوي

) ( وال مثالي كغاز يتصرف لن فهو للطهي المستخدم الفرن كغاز جرة في غاز مثل

. للجرة بالنسبة الغاز حجم نهمل أن يمكن

مرنة تصادمات الغاز جزيئات بين ) التصادمات :collision involving gas

molecules are totally elastic)

. البعض بعضها مع تتصادم عندما طاقتها من أي تفقد ال الجزئيات ان يفترض هذا

خارجية مؤثرات دون عشوائية حركة الغاز جزيئات :حركة

بها يتنبأ ان يمكن فيزيائي قانون ألي تخضع ال التي الحركة تلك هي العشوائية الحركة

وكيف جزئ أي مسار نعرف ان يمكن وال الطريقة بهذه تتحرك الجزئيات وهذه

. عشوائية حركة الجزئيات حركة ان نفترض لذلك سيكون

لوضع اإلمكان قدر لالقتراب وذلك محددة ظروف في تتحقق الفرضيات هذه طبعا

.) الحرارة ) ودرجة والحجم الضغط الغاز متغيرات يحكم قانون

المثالي الغاز معادلة

درجة تغير عند وسلوكه مثاليا غازا تصف وهي مثالي لغاز الحرارية الحالة معادلة أو

( . عديmmدة تجmmارب لنتmmائج كنتيجmmة المعادلmmة تلmmك شmmكلت وقmmد مثال قmmوانينالحmmرارة

اسmتطاع(. الغmازات بولتزمmان  ثم االحتمmاالت ) لودفيmغ حسmاب طريmق ترموديناميكmاعن

الغاز( . إحصائية جسيمات بنية أساس عل الغاز سلوك تفسير

العامة الغاز معادلة حالة  تصف ببعض  دوال بعضها الدوال تلك وعالقات مثالي غاز

الحmرارة  : من بصmيغ .  والضmغط ، درجmة والفيزيmاء الكيميmاء في تكتب وهي الغmاز حجم و

واحد . مدلول لها كلها ولكنها مختلفة

10

حيث:

 [1]

العام الغازات أن  ثابت كما ، :

 ." النوعي " الغاز ثابت تسمىإلى باإلضافة للغازات العامة المعادلة الحرارية  بواسطة الديناميكا يمكننا قوانين

الرياضيات . بطريقة المثالية للغازات الحرارية الحركة عمليات وصف

بولتزمان  هي  : ثابت كاآلتي العام الغازات بثابت وعالقتهN = R. 

أفوجادرو  Nحيث في  ثابت الجزيئات عدد يعطي المادة . مول 1الذي منالعامة المعادلة كونها في أعاله المعادالت من واحدة معرفة يكفي ، العموم وجه على

مثل ، : للغازات

: وفيها

p الضغطV  المولي الحجمT  الحرارة بالكلفن درجةR  العام الغازات ثابتn.) ( المول أجزاء أو الموالت عدد

الغازات قوانين

الغازات العالقة  قوانين تصف التي القوانين من مجموعة هي

في. الغmmازات وحجم وضmmغط حmmرارة بين اسmmتنتجت الmmتي القmmوانين من مجموعmmة هي

النهضة  أواخر عشر  وبدايات عصر التاسع .القرن

11

األولى الثالثة القوانين

بويل (:1662)  قانون والحجم بالضغط مختص ، , حجم" مع عكسيا يتناسب ما غاز من معينة كمية ضغط فإن معينة حرارة درجة عند

الحيز".

شارل (:1787)  قانون والحرارة بالحجم مختص ،." الحرارة" درجة مع طرديا تتغير ثابت ضغط تحت الغاز من معينة كمية حجم ان

- لوساك غاي الحرارة (:1809)  قانون درجة عند الضغط بتغير مختص ،يتناسب" الغاز ضغط فإن ثابت حجم ذي مغلق وعاء في الغاز من كمية وضعت اذا

." الحرارة درجة مع طرديا

المجمع الغاز قانون

. األولى الثالثة القوانين بين يجمع وهو

أفوجادرو قانون

على" والضغط الحرارة درجة نفس عند مختلفة غازات من متساوية احجام تحتوي

." الجزيئات من متساو عدد

12

المثالية الغازات قانون

حيث:

P: الضغط: المستخدمة ) الوحدات جوي  ، (.ضغط

V:  الحيز :حجم المستخدمة ) الوحدات (.لتر ،

n:  المادة عدد)  كمية (. الموالت تقريبا الغاز فيR:  العام الغازات : ثابت ( المستخدم والعدد الوحدات ،0.0821/ * جوي ضغط لتر

.) كلفن * مولT:  الحرارة :درجة الوحدة ) (.كلفن ،

: هي أخرى صيغة للقانون

حيث:

k:  بولتزمان .ثابت

N :الجزيئات عدد.

حالة في تماما دقيقة القوانين هذه المثالية  تعد تتجاهل  الغازات والتي فقط،

أن إال الغmmازات، داخmmل الجزيئيmmة المثاليmmة  التفmmاعالت الغmmازات جيmmدا  قmmانون تقريبmmا يعmmد

. متوسطين وحرارة ضغط ظروف في العادية الغازات لمعظم

: هامة ملحوظات عدة القانون لهذا

من- 1 كل ظلت حجم  والضغط الحرارة إذا يكون طرديا  الغاز ثابتين، مع متناسب

. الجزيئات عدد الغاز في

عدد- 2 مع طرديا متناسب الغاز ضغط يكون ثابتين، والحجم الحرارة من كل ظلت إذا

. الغاز في الجزيئات

13

الغاز- 3 ضغط يكون ثابتة، الحرارة وظلت ثابتا الغاز جزيئات عدد ظل متناسب إذا

. عكسيا الحجم مع

4) ( من- كال أو من أيا يتغير فلن الحرارة، وتغيرت ثابتا الغاز جزيئات عدد ظل إذا

. الحرارة مع طردي بشكل

الخاتمة

تتحّرك الجزيئات ألن متاح فراغ أيّ تمأل الغازات لكن محدد شكل للغازات ليس

االتّجاهات كّل في ,  بسرعة الغازات ولجزيئات بسهولة الغازات ضغط يمكن

, الغاز جزيئات تتقارب أن السهل من فإنه لذلك بينها فيما كبيرة كثافة مساحات

.. , الجزيئات بين كبيرة فارغة مساحات وهناك جدًّا منخفضة الغازاتلها أن من بالرغم ، شكلها تغيير تقاوم وال للسريان قابلية لها أن أى موائع الغازات

. ثابت حجم تشغل ال الحرة الغازات فإن ، السوائل في يحدث ما غير وعلى لزوجة

. حاالت شيءفى أهم ثانى هى الغازات حركة وطاقة تشغله فراغ أى تمأل ولكنها

الغازات ) . وذرات جزيئات فإن الغازات حركة طاقة لزيادة ونظرا البالزما بعد المادة

. مفهوم ويوجد الحركة طاقة بزيادة هذا ويزداد ، يحتويها سطح أى تتعدى ألن تميل

ولكن ، الغاز ضغط لمعرفة ضروري ببعضها الجزيئات إصطدام بأن يتعلق خاطئ

14

. الجزيئات بين اإلصطدامات كمياتها لتحديد كافية العشوائية سرعاتها أن الحقيقة

. - بولتزمان ماكسويل توزيع على للحصول فقط طريق مهمة عن غاز كلمة إشتقاق تم

. كاوس اإلغريقية للكلمة نطقه عن كتعبير فلمنكي الغاز كيميائي جسيمات تتفرق

غبار . ) ( ذرة مثال مادى فجسيم تتالمس التى ، السوائل لجسيمات معاكسة بطريقة

. من تمكننا حاليه تقنية توجد ال انه وحيث بروانية حركة في تتحرك الغازات في

فقط ) ( النظرية الحسابات فإن ، جزيئات أو ذرات محدد غازي جسيم حركة مالحظة

. البروانية الحركة عن تختلف حركتها ولكن تحركهم كيفية عن إقتراحات تعطى

األحتكاك قوى تأثير تحت سلس إنزالق تتضمن البروانية الحركة أن هذا في والسبب

الجسيم . مع الغاز جزيئات أو جزيء بين عنيفة إصطدامات لها بينما الغاز جزيئات بين

وحتى ) ( ، حادة أشكال في يتحرك الذرات باليين أو ماليين من يتكون غالبا الجسيم

ألنواع . مصنفة المواد محدد غازي جزيء متابعة تم لو توقعها تم حدة يوجد ال  اآلن

المراجع http://web.fccj.org/~ethall/gaslaw/gaslaw.htm

http://www.accd.edu/sac/chemistr/bra...es/GasLaws.htm

http://home.att.net/~lfretzin/notes12.htm

" / ذياب " عماد للدكتور الكيمياء أساسيات

15

" وود " جيسي ، كلينفلتر دونالد ، كينان تشارلز العامة  الكيمياء

16