ما هي حاسبة حجم الغاز المثالي؟
تحسب هذه الأداة الحجم الذي يشغله الغاز المثالي اعتمادًا على قانون الغاز المثالي \(PV = nRT\)، بعد إعادة ترتيبه لإيجاد الحجم: \(V = \frac{nRT}{P}\). أدخل كمية الغاز (بالمول)، ودرجة الحرارة المطلقة (بالكلفن)، والضغط (بالباسكال)، لتعرض لك الحاسبة الحجم بالمتر المكعب وباللتر. إنها أداة فيزيائية وكيميائية عالمية تصلح للاستخدام في أي مكان دون قيود محلية.
طريقة الاستخدام
أدخل ثلاث قيم: عدد مولات الغاز (\(n\))، ودرجة الحرارة بالكلفن (\(T\)) — وتذكّر تحويلها من الدرجة المئوية بإضافة 273.15 — والضغط بالباسكال (\(P\)). يعادل الضغط الجوي القياسي الواحد 101,325 باسكال. تعتمد الحاسبة على ثابت الغازات في النظام الدولي للوحدات \(R = 8.314462618\) جول/(مول·كلفن)، لذا فإن إبقاء جميع المدخلات بوحدات النظام الدولي يضمن خروج الحجم بالمتر المكعب.
شرح المعادلة
يربط قانون الغاز المثالي بين المتغيرات الأربعة لحالة الغاز. وبحل المعادلة \(PV = nRT\) لإيجاد \(V\) نحصل على $$V = \frac{nRT}{P}$$ فالحجم يزداد بزيادة عدد المولات أو ارتفاع درجة الحرارة، وينخفض كلما ارتفع الضغط. ويفترض هذا النموذج أن حجم الجزيئات مهمل وأنه لا توجد قوى تجاذب بينها — وهو تقريب ممتاز لمعظم الغازات عند الضغوط المعتدلة ودرجات الحرارة التي تفوق نقطة غليانها بكثير.
مثال محلول
لمول واحد من الغاز عند درجة حرارة 273.15 كلفن وضغط 101,325 باسكال: $$V = \frac{1 \times 8.314462618 \times 273.15}{101{,}325} \approx 0.022414 \text{ م}^3$$ أي ما يساوي 22.414 لترًا — وهو الحجم المولي المعروف للغاز المثالي عند درجة الحرارة والضغط القياسيين (STP).
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي أن أستخدمها؟ استخدم المول والكلفن والباسكال للحصول على نتائج بوحدات النظام الدولي بالمتر المكعب. أما القيمة باللتر فهي ببساطة المتر المكعب \(\times 1000\).
كيف أحوّل من الدرجة المئوية إلى الكلفن؟ أضف 273.15 إلى درجة الحرارة بالمئوية.
هل هذه النتيجة دقيقة للغازات الحقيقية؟ لا — فهي نموذج مثالي. تنحرف الغازات الحقيقية عن هذا السلوك عند الضغوط العالية أو درجات الحرارة المنخفضة، حيث تكون معادلات مثل معادلة فان دير فالس أكثر دقة.
