ما هي حاسبة درجة حرارة الغاز المثالي؟
تعتمد هذه الحاسبة على قانون الغاز المثالي \(PV = nRT\) لإيجاد درجة الحرارة المطلقة للغاز. فإذا كنت تعرف الضغط والحجم وكمية المادة (بالمول)، يمكنك إعادة ترتيب المعادلة لاستخراج درجة الحرارة على النحو التالي: \(T = PV / (nR)\). ولأن ثابت الغاز العام R ثابت القيمة عند 8.314 جول/(مول·كلفن)، يجب إدخال القيم بوحدات النظام الدولي (SI) — أي الضغط بالباسكال (Pa) والحجم بالمتر المكعب (m³) — حتى تأتي درجة الحرارة بوحدة الكلفن.
طريقة الاستخدام
أدخل ضغط الغاز بالباسكال، والحجم بالمتر المكعب، وكمية الغاز بالمول. ستعرض لك الحاسبة درجة الحرارة المطلقة بالكلفن، وتحوّلها أيضًا إلى الدرجة المئوية والفهرنهايت لمزيد من السهولة. وإذا كانت بياناتك بوحدات أخرى، فحوّلها أولًا: 1 ضغط جوي (atm) ≈ 101,325 باسكال، و1 لتر = 0.001 متر مكعب.
شرح المعادلة
يربط قانون الغاز المثالي بين المتغيرات الحالية الأربعة للغاز المثالي. وعند حلّ المعادلة لإيجاد درجة الحرارة نحصل على
$$T = \frac{\text{Pressure (Pa)} \times \text{Volume (m}^3\text{)}}{\text{Amount (mol)} \times R}$$فحاصل ضرب الضغط في الحجم يمثل الطاقة المكافئة للشغل في الغاز، وبقسمته على حاصل ضرب عدد المولات في ثابت الغاز نحصل على درجة حرارة مطلقة. وتأتي النتيجة دائمًا بوحدة الكلفن، حيث تمثل 0 كلفن الصفر المطلق.
مثال محلول
لنفترض أن مولًا واحدًا من الغاز يشغل حجمًا قدره 0.0224 متر مكعب عند الضغط الجوي القياسي البالغ 101,325 باسكال. عندئذٍ تكون
$$T = \frac{101{,}325 \times 0.0224}{1 \times 8.314} = \frac{2{,}269.68}{8.314} \approx 272.99 \text{ كلفن}$$أي ما يقارب −0.16 درجة مئوية — وهي قيمة قريبة من درجة الحرارة القياسية، كما هو متوقع للحجم المولي عند الظروف القياسية (STP).
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي أن أستخدمها؟ استخدم وحدات النظام الدولي (SI): الباسكال للضغط والمتر المكعب للحجم، لتأتي النتيجة بوحدة الكلفن.
ما قيمة R المستخدمة؟ تستخدم الحاسبة \(R = 8.314\) جول/(مول·كلفن)، وهي قيمة ثابت الغاز العام في النظام الدولي.
لماذا تظهر درجة الحرارة سالبة بالمئوية؟ الكلفن مقياس مطلق، وطرح 273.15 منه قد يعطي قيمة مئوية سالبة في حالة الغازات الباردة — وهذا أمر طبيعي تمامًا.
