ما هي حاسبة الكتلة المولية للغاز؟
تحسب هذه الأداة الكتلة المولية (\(M\)) لأي مادة غازية انطلاقًا من أربع كميات يمكن قياسها بسهولة: كتلة العينة (\(m\))، وحجمها (\(V\))، والضغط (\(P\))، ودرجة الحرارة المطلقة (\(T\)). وتعتمد في ذلك على قانون الغاز المثالي، مما يجعلها وسيلة سريعة لتحديد هوية غاز مجهول أو للتحقق من وزن جزيئي تم قياسه داخل المختبر.
كيفية الاستخدام
أدخل كتلة الغاز بالجرام، والحجم الذي يشغله باللتر، والضغط بوحدة الجو (atm)، ودرجة الحرارة بالكلفن (حيث \(K = °C + 273.15\)). ستعرض لك الحاسبة الكتلة المولية بوحدة جرام/مول، إلى جانب عدد المولات وكثافة الغاز.
شرح المعادلة
ينص قانون الغاز المثالي على أن \(PV = nRT\)، حيث يمثل \(n\) عدد المولات. وبما أن عدد المولات \(n = m/M\)، فإن التعويض يعطينا \(PV = (m/M)RT\). وبحل المعادلة لإيجاد الكتلة المولية نحصل على $$M = \frac{m\,R\,T}{P\,V}$$ وباستخدام الكثافة \(\rho = m/V\)، تتبسط المعادلة إلى $$M = \frac{\rho\,R\,T}{P}$$ وهنا تكون قيمة الثابت \(R = 0.082057\) لتر·جو·مول⁻¹·كلفن⁻¹ عندما يكون الضغط بوحدة الجو والحجم باللتر.
مثال محلول
لنفترض أن 32 جرامًا من غاز مجهول تشغل حجمًا قدره 22.414 لترًا عند ضغط 1 جو ودرجة حرارة 273.15 كلفن (الظروف القياسية). يكون عدد المولات $$n = \frac{1 \times 22.414}{0.082057 \times 273.15} \approx 1 \text{ مول}$$ ومن ثم تكون الكتلة المولية $$M = \frac{32}{1} = 32 \text{ جرام/مول}$$ — وهو ما يحدد هوية الغاز على أنه الأكسجين (O₂).
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي يجب أن أستخدمها؟ الكتلة بالجرام، والحجم باللتر، والضغط بوحدة الجو، ودرجة الحرارة بالكلفن، وذلك لتتوافق مع قيمة الثابت \(R = 0.082057\).
هل تفترض الأداة سلوكًا مثاليًا للغاز؟ نعم. تنحرف الغازات الحقيقية عن هذا السلوك عند الضغوط العالية أو درجات الحرارة المنخفضة، لكن قانون الغاز المثالي يبقى دقيقًا في معظم الظروف الاعتيادية.
هل يمكنني استخدام الدرجة المئوية؟ لا — يجب تحويلها أولًا إلى الكلفن بإضافة 273.15، وإلا فستكون النتيجة خاطئة.
