ماذا تفعل حاسبة قانون الغاز المثالي
تحلّ هذه الحاسبة معادلة قانون الغاز المثالي \(PV = nRT\) لإيجاد أيّ متغير من المتغيرات الأربعة. ما عليك سوى تحديد الكمية التي تريد حسابها — الضغط (P)، أو الحجم (V)، أو عدد المولات (n)، أو درجة الحرارة (T) — ثم إدخال القيم الثلاث المعلومة الأخرى. تقوم الحاسبة بإعادة ترتيب المعادلة وتعطيك القيمة الرابعة المجهولة على الفور. وتعتمد الأداة وحدات كيميائية متناسقة في جميع الخطوات، لذا تكون النتيجة دقيقة طالما تطابقت مدخلاتك مع الوحدات المطلوبة.
المدخلات ووحداتها
تستخدم الحاسبة ثابت الغاز \(R = 0.08206\ \text{L}\cdot\text{atm}/(\text{mol}\cdot\text{K})\)، وهو ما يحدد الوحدات المطلوبة لكل حقل:
- المتغير المطلوب: اختر المجهول — الضغط أو الحجم أو المولات أو درجة الحرارة.
- الضغط (P) — بالجو الواحد (atm).
- الحجم (V) — باللتر (L).
- عدد المولات (n) — بالمول (mol).
- درجة الحرارة (T) — بالكلفن (K)، وليس بالدرجة المئوية أبدًا.
اترك الحقل الذي حددته كقيمة مجهولة فارغًا (أو سيتم تجاهله) واملأ القيم الثلاث الأخرى.
المعادلة وكيفية إعادة ترتيبها
انطلاقًا من المعادلة \(PV = nRT\)، تطبّق الحاسبة إحدى صيغ إعادة الترتيب الأربع بحسب الكمية التي تريد حسابها:
- الضغط: \(\text{P} = \dfrac{\text{n} \cdot R \cdot \text{T}}{\text{V}}\)
- الحجم: \(\text{V} = \dfrac{\text{n} \cdot R \cdot \text{T}}{\text{P}}\)
- المولات: \(\text{n} = \dfrac{\text{P} \cdot \text{V}}{R \cdot \text{T}}\)
- درجة الحرارة: \(\text{T} = \dfrac{\text{P} \cdot \text{V}}{\text{n} \cdot R}\)
مثال محلول
لنفترض أن لديك 2 mol من الغاز عند درجة حرارة 300 K يشغل حجمًا قدره 10 L، وتريد إيجاد الضغط. تحسب الأداة كما يلي:
$$\text{P} = \frac{\text{n} \times R \times \text{T}}{\text{V}} = \frac{2 \times 0.08206 \times 300}{10} = \frac{49.236}{10} = \textbf{4.92 atm}$$وإذا كنت تعرف بدلاً من ذلك أن الضغط 4.92 atm وأردت إيجاد درجة الحرارة، فستعطيك الأداة \(\text{T} = \dfrac{4.92 \times 10}{2 \times 0.08206} \approx 300\ \text{K}\)، وهو ما يؤكد أن العلاقة متسقة مع نفسها.
أسئلة شائعة
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة بالكلفن؟ يقوم قانون الغاز على درجة الحرارة المطلقة. واستخدام الدرجة المئوية يعطي نتائج خاطئة (وقد تكون سالبة). حوّل درجة الحرارة بالعلاقة \(\text{K} = {}^{\circ}\text{C} + 273.15\) قبل الإدخال.
هل يمكنني استخدام وحدات ضغط أخرى مثل الباسكال (Pa) أو ملم زئبق (mmHg)؟ ليس مباشرة. تستخدم هذه النسخة الثابت \(R = 0.08206\ \text{L}\cdot\text{atm}/(\text{mol}\cdot\text{K})\)، لذا يجب أن يكون الضغط بالجو (atm) والحجم باللتر. حوّل قيمك أولًا (\(1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101{,}325\ \text{Pa}\)).
هل قانون الغاز المثالي دقيق دائمًا؟ يعمل بشكل جيد لمعظم الغازات عند درجات حرارة معتدلة وضغوط منخفضة. أما الغازات الحقيقية فتنحرف عن هذا السلوك عند الضغوط العالية جدًا أو درجات الحرارة المنخفضة جدًا، حيث يصبح للقوى بين الجزيئات وحجم الجزيئات تأثير ملموس.
