ما هو قانون الغاز المثالي؟
قانون الغاز المثالي، الذي يُكتب على الصورة \(PV = nRT\)، هو من أهم المعادلات في علمي الكيمياء والفيزياء. فهو يربط بين الضغط (P) والحجم (V) وكمية المادة بالمول (n) ودرجة الحرارة المطلقة (T) لغازٍ مثالي عبر ثابت الغازات العام \(R = 8.314462618 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\). تحلّ هذه الحاسبة المعادلة لإيجاد أيٍّ من المقادير الأربعة المجهولة لديك، انطلاقًا من المقادير الثلاثة المعلومة. وهي أداة علمية عالمية تنطبق بالشكل نفسه في كل مكان.
كيفية استخدام الحاسبة
اختر أولًا المتغير الذي تريد حسابه من قائمة "اختر العملية الحسابية". عندئذٍ يختفي حقل إدخال ذلك المتغير، فتدخل القيم الثلاث المعلومة. ولكل مقدارٍ قائمةٌ منسدلة للوحدات — الضغط (atm وPa وkPa وbar وmmHg وtorr وpsi وغيرها)، والحجم (m³ وL وmL وcm³ وft³ وin³)، ودرجة الحرارة (K و°C و°F و°R). داخليًا، تُحوّل كل قيمة إلى وحدات النظام الدولي (الباسكال، المتر المكعب، المول، الكلفن)، ثم يُطبَّق القانون، وتُعاد النتيجة إلى الوحدة التي اخترتها للمتغير المطلوب حسابه. واستخدم قائمة الأرقام المعنوية للتحكم في تقريب النتيجة المعروضة.
شرح المعادلة
انطلاقًا من \(PV = nRT\)، يمنحنا التحويل الجبري البسيط أربع صيغ معاد ترتيبها:
$$\text{P} = \frac{\text{n} \, R \, \text{T}}{\text{V}}$$$$\text{V} = \frac{\text{n} \, R \, \text{T}}{\text{P}}$$$$\text{n} = \frac{\text{P} \, \text{V}}{R \, \text{T}}$$$$\text{T} = \frac{\text{P} \, \text{V}}{\text{n} \, R}$$ويجب دائمًا التعبير عن درجة الحرارة بمقياس مطلق (الكلفن أو الرانكين) داخل المعادلة، ولهذا تُحوَّل قيم السلسيوس والفهرنهايت أولًا إلى الكلفن.
مثال محلول
أوجد ضغط مول واحد من الغاز يشغل حجمًا قدره 22.414 لترًا عند 0 °C. حوّل القيم: \(V = 0.022414 \ \text{m}^3\)، و\(T = 273.15 \ \text{K}\). ثم:
$$\text{P} = \frac{1 \times 8.314462618 \times 273.15}{0.022414} \approx 101325 \ \text{Pa} = 1.00 \ \text{atm}$$— وهو ما يؤكد الحجم المولي القياسي.
الأسئلة الشائعة
ما قيمة R المستخدمة؟ القيمة الدقيقة بالنظام الدولي وهي \(8.31446261815324 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\).
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة موجبة؟ لا يمكن أن تكون درجة الحرارة المطلقة صفرًا أو سالبة؛ لذا ترفض الحاسبة أي قيمة تساوي الصفر المطلق أو تقل عنه.
هل تصلح للغازات الحقيقية؟ لا — فهي تفترض سلوكًا مثاليًا، وهو افتراض دقيق لمعظم الغازات عند الضغوط المعتدلة وبعيدًا عن نقطة التكثّف.
