ما هي حاسبة كثافة الغاز المثالي؟
تحسب هذه الأداة كثافة غازٍ يُعامَل على أنه مثالي، اعتمادًا على ضغطه وكتلته المولية ودرجة حرارته المطلقة. وهي مشتقة مباشرةً من قانون الغاز المثالي، وتُستخدم على نطاق واسع في الكيمياء والديناميكا الحرارية وأنظمة التكييف والتبريد (HVAC) وهندسة الطيران للحصول على تقديرات سريعة لكثافة الهواء والغازات الأخرى.
شرح المعادلة
انطلاقًا من قانون الغاز المثالي \(PV = nRT\)، ومع ملاحظة أن الكتلة تساوي عدد المولات مضروبًا في الكتلة المولية (\(m = nM\))، وأن الكثافة هي الكتلة مقسومة على الحجم (\(\rho = m/V\))، نحصل على:
$$\rho = \frac{P \cdot M}{R \cdot T}$$حيث P هو الضغط المطلق بالباسكال (Pa)، وM هي الكتلة المولية بوحدة كجم/مول، وR هو ثابت الغازات العام الذي يساوي \(8.314462618 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)، وT هي درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (K). والناتج هو الكثافة بوحدة كجم/م³. وبما أنك تعرف الكتلة المولية عادةً بوحدة جم/مول، فإن الحاسبة تقسم القيمة التي تُدخلها على 1000 لتحويلها تلقائيًا إلى كجم/مول.
كيفية استخدامها
أدخل ضغط الغاز بالباسكال (1 جو = 101,325 Pa)، والكتلة المولية بالجرام لكل مول (الهواء ≈ 28.97 جم/مول، وثاني أكسيد الكربون CO₂ ≈ 44.01 جم/مول)، ودرجة الحرارة بالكلفن (°م + 273.15). ثم اضغط على «احسب» لتقرأ الكثافة بوحدة كجم/م³.
مثال محلول
لنوجد كثافة الهواء الجاف عند الظروف القياسية: P = 101,325 Pa، وM = 28.97 جم/مول = 0.02897 كجم/مول، وT = 273.15 K. عندئذٍ تكون $$\rho = \frac{101{,}325 \times 0.02897}{8.314462618 \times 273.15} = \frac{2935.39}{2271.10} \approx 1.2925 \ \text{كجم/م}^3$$ — وهي قيمة مطابقة للقيمة المرجعية للهواء عند درجة حرارة 0 °م.
الأسئلة الشائعة
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة بالكلفن؟ يتطلب قانون الغاز المثالي استخدام درجة الحرارة المطلقة؛ فاستخدام الدرجة المئوية يعطي قيم كثافة خاطئة، بل وحتى سالبة.
هل تصلح هذه الأداة لأي غاز؟ نعم، طالما أن الغاز يتصرف بشكل قريب من المثالي — أي عند الضغوط المنخفضة ودرجات الحرارة التي تفوق نقطة الغليان بكثير. أما الغازات الحقيقية فتنحرف عن هذا السلوك قرب نقطة التكاثف.
أي قيمة ضغط أستخدم للضغط "الجوي"؟ استخدم 101,325 Pa للجو القياسي الواحد، أو 100,000 Pa للبار الواحد.
