شرح سبب استخدام النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات. الغازات هي مواد يتوق العلماء لاكتشافها والتكهن حول حركتها، وهناك بعض النظريات التي تفسر الحركة الجزيئية للغازات.
ما هي نظرية الحركة الجزيئية لشرح سلوك الغازات؟
- النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات هي الحركة غير المنضبطة للجزيئات “العشوائية”، والتي تنتج عن تكوينها عند درجات حرارة معينة.
- نظرًا لأن سرعة جزيئات الغاز تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة، فمن الجدير بالذكر أن سرعة الجزيئات تتأثر بوزن الجزيء، لأن الجزيئات الخفيفة تزيد سرعتها عند نفس درجة حرارة جزيئات الغاز الثقيل.
- على سبيل المثال، جزيئات الهيدروجين الخفيفة، عند وضعها في درجة حرارة معينة، تزيد من سرعتها مقارنة بجزيئات الأكسجين الثقيلة الموضوعة في نفس درجة الحرارة.
- والعلاقة التي تحكم الحركة الجزيئية للغازات ودرجات الحرارة تحكمها “نظرية التوزيع المتساوي”.
أنظر أيضا: من كان أول من استخدم الغازات السامة في الحروب؟
ما هي افتراضات نظرية الحركة الجزيئية لحركة الغاز؟
هناك عدد من الافتراضات التي وضعتها النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغاز في درجات حرارة أعلى:
- يتكون الغاز من عدد من الجسيمات الصغيرة، وعندما تتحد هذه الجسيمات معًا، يكون حجمها الإجمالي أصغر بكثير من الحاوية التي توضع فيها.
- يشير هذا إلى أن المسافة بين كل جزيء من المادة الغازية أكبر بكثير من مقياس الأجزاء المكونة للغاز نفسه.
- تفترض النظرية أن الجسيمات التي يتكون منها الغاز لها نفس الكتلة.
- تقترح النظرية أيضًا أن عدد جزيئات الغاز المراد تقديرها كبير جدًا بحيث لا يمكن معالجتها إحصائيًا.
- الجزيئات التي يتكون منها الغاز تتحرك باستمرار، وهذه الحركة سريعة وعشوائية.
- تقترح النظرية أن الجزيئات التي يتكون منها الغاز مرنة جدًا وكروية، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه الجزيئات تتصادم مع بعضها البعض، وكذلك مع جدار الحاوية التي تتواجد فيها، وهذا يوضح : أن هذه الاصطدامات هي تصادمات مرنة.
- لا يوجد تجاذب أو قوة بين جزيئات الغاز، مما يشير إلى أن التفاعل بينها ضعيف جدًا لدرجة أنها تكاد لا تذكر، أي أنها تتصادم فقط.
نتائج فروض النظرية
هناك عدد من النتائج التي تم الحصول عليها من خلال الفرضيات التي طرحها للنظرية وهي:
- يمكن إهمال التأثيرات الخاصة للنسبية وتجاهلها.
- يمكن أيضًا إهمال تأثير ميكانيكا الكم لأن متوسط المسافة بين جزيئات الغاز أكبر بكثير من “الطول الموجي لـ de Broglie”، لذلك يمكن التعامل مع جزيئات الغاز كأشياء عادية.
- بسبب ما ذكرناه من قبل، وإمكانية تطبيق كلا الشرطين على جزيئات الغاز، يمكن حل حركة هذه الجزيئات باستخدام الميكانيكا الكلاسيكية.
- يوضح هذا أن معادلات حركة الجزيئات معكوسة زمنياً، “أي أنها تصادم معكوس زمنياً”.
- إذا افترضنا أن هناك تصادمًا بين كرتين من كرات البلياردو، فليكن الكرة A والكرة B، فإن السرعة الأولى هي Aa والثانية Bb، ثم تنشأ سرعتان جديدتان من التصادم بينهما: وهي A * A * والثانية هي AB *.
- ويظهر انعكاس الزمن هنا أن عملية التصادم يمكن أن تبدأ بالاتجاه المعاكس حيث ع *، ع ب *، وعندما ينتج الاصطدام سرعة ع، وسرعة ع ب، وهذا الانعكاس ينطبق على زوايا الحركة، بغض النظر عما إذا كان قد حدث من قبل. الاصطدام أو بعد الاصطدام.
- تعتمد الطاقة الناتجة عن حركة الجزيئات في الغاز على درجة الحرارة فقط.
- وقت الاصطدام المقدر للجسيمات على جدار الحاوية التي توجد فيها صغير جدًا مقارنة بوقت الاصطدامات المتتالية، لذلك يمكن إهماله.
- كان هناك تطور لدراسة حركة الجزيئات من خلال درجة الحرارة، وتم أخذ حجم الجزيئات في الاعتبار، مما أدى إلى قيام العلماء بوصف خصائص هذه الغازات بأكثر من طريقة، وهي دقيقة للغاية، وهذا يشير؛ “معادلة بولتزمان”.
أنظر أيضا: احتباس غاز القولون
اشرح سبب استخدام النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات
- تشرح نظرية الحركة الجزيئية كلاً من درجة الحرارة والضغط على المستوى الجزيئي.
- لأن ضغط الغاز ناتج عن اصطدام الجزيئات بجدران الحاوية التي يوجد بها الغاز، وقوة هذا الضغط تعتمد على سرعة الجزيئات وكذلك نشاط الجزيء، بالإضافة إلى سرعة الاصطدام بالحاوية.
- أما بالنسبة للدرجة المطلقة للغاز، فهو مقياس لمتوسط طاقة حركة الجزيئات.
- يوضح هذا أنه إذا تم وضع غازين في نفس درجة الحرارة، فإن الجزيئات لها نفس معدل الطاقة الحركية.
- وفقًا لذلك، تزداد الطاقة الحركية للجزيئات مع زيادة درجة الحرارة.
- توضح النظرية أن جزيئات الغاز تفترض سرعات مختلفة في أوقات مختلفة، وهذا يرجع إلى حقيقة أنه عندما يكون الجزيء بمفرده، فإن سرعته مختلفة.
- وأحيانًا، عندما تكون الجسيمات سريعة جدًا، فإنها تنحرف عن مسارها.
- أيضًا، تشرح نظرية الحركة الجزيئية هذه فهم قوانين الغاز، لذا فهي تشرح حركة جزيئات الغاز، وهذه القوانين هي ؛
1 تأثير زيادة الحجم عند درجة حرارة ثابتة
- إذا كانت درجة الحرارة التي يتعرض لها الغاز ثابتة، فإن متوسط حركة الجزيئات في الغاز يظل ثابتًا أيضًا ولا يتغير.
- مع زيادة الحجم، يتسبب هذا في تحرك الجسيمات لمسافات أطول بين الاصطدامات، وفي هذه الحالة، يؤدي معدل الاصطدام بين جدران الوعاء خلال فترة زمنية إلى انخفاض الضغط.
2 تأثير زيادة درجة الحرارة عندما يكون الحجم ثابتًا
- إذا زادت درجة الحرارة، فهذا يدل على الزيادة في متوسط الطاقة الحركية للجسيمات.
- عندما لا يكون هناك تغيير في حجم الجزيء في الغاز، فإن هذا يؤدي إلى المزيد من الاصطدامات بين الجزيئات وجدران الوعاء لكل وحدة زمنية.
- أيضًا، عندما تصطدم الجسيمات بقوة بجدران الوعاء، مما يجعل هذه النظرية تعمل على تفسير أسباب زيادة الضغط.
ما هي الخصائص العامة للغازات؟
هناك عدد من الخصائص التي تصف ماهية الغازات، بما في ذلك:
- تعتبر الغازات من المواد ذات الكثافة المنخفضة لكون أحجام الجزيئات التي يتكون منها الغاز صغيرة جدًا، وبسبب ضعف الروابط فإن المسافة بينها كبيرة جدًا، وهذا يؤدي إلى: إلى حقيقة أن حجم الغاز يتكون أساسًا من الفراغ.
- الغازات لديها القدرة على التمدد والضغط مع حجم الحاوية التي يوضع فيها الغاز. من الممكن وضع كمية صغيرة جدًا من الغاز في حاوية كبيرة لأنها تشغل الحاوية بأكملها بسبب التمدد. من جزيئاته والعكس صحيح.
- كما أن لها القدرة على الانتشار في بيئات مختلفة، لأن جزيئات الغاز ليس لها سرعة ثابتة وتنتشر في البيئة التي تتواجد فيها، بالإضافة إلى القدرة على التدفق.
أنظر أيضا: دراسات تفصيلية للغازات وخصائصها العامة
في نهاية رحلتنا التفصيلية حول موضوع شرح سبب استخدام النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات، قدمنا جميع المعلومات حول النظرية الحركية للجزيئات، وننتظر تعليقاتكم.