ما هو الحجم المولي؟
الحجم المولي للغاز هو الحجم الذي يشغله مول واحد بالضبط من ذلك الغاز عند ظروف محددة من درجة الحرارة والضغط. وبالنسبة للغاز المثالي يُستنتج مباشرةً من قانون الغازات المثالية \(PV = nRT\)، عند جعل \(n\) مساوية لمول واحد. تعمل هذه الحاسبة مع أي غاز يُعامَل على أنه مثالي، وهي صالحة للاستخدام في أي مكان — فليست خاصة بدولة معينة.
كيفية الاستخدام
أدخل درجة الحرارة المطلقة بوحدة الكلفن (K) والضغط بوحدة الكيلوباسكال (kPa). تعرض الحاسبة الحجم المولي باللتر لكل مول (لتر/مول) وكذلك بالمتر المكعب لكل مول. القيم الافتراضية مضبوطة على 273.15 K و101.325 kPa، وهي التعريف الكلاسيكي "1 atm" للظروف القياسية (STP)، وتعطي القيمة الشهيرة 22.414 لتر/مول.
شرح المعادلة
بالانطلاق من \(PV = nRT\) والقسمة على \(n\) وعلى \(P\) نحصل على الحجم المولي $$V_m = \frac{RT}{P}$$ وللحفاظ على اتساق الوحدات نستخدم ثابت الغازات \(R = 8.314462618\) لتر·kPa/(مول·K). فعندما تكون درجة الحرارة بالكلفن والضغط بالكيلوباسكال، تظهر النتيجة مباشرةً بوحدة لتر/مول. لاحظ أن لمصطلح "الظروف القياسية STP" أكثر من تعريف: فالتعريف الحديث من الاتحاد الدولي للكيمياء (IUPAC) يستخدم 100 kPa (ويعطي ≈ 22.711 لتر/مول)، بينما الاصطلاح الأقدم يستخدم 1 atm = 101.325 kPa (ويعطي ≈ 22.414 لتر/مول).
مثال محلول
عند \(T = 273.15\) K و \(P = 101.325\) kPa: $$V_m = \frac{8.314462618 \times 273.15}{101.325} = \frac{2271.098\ldots}{101.325} \approx 22.414 \text{ لتر/مول}$$ وهذه هي القيمة التي يحفظها معظم طلاب الكيمياء لأي غاز عند الظروف القياسية.
الأسئلة الشائعة
لماذا تختلف نتيجتي قليلًا عن 22.4؟ تعتمد القيمة الدقيقة على تعريف الظروف القياسية وقيمة ثابت الغازات اللذين تستخدمهما. فمعيار IUPAC البالغ 100 kPa يعطي نحو 22.711 لتر/مول، وليس 22.4.
هل تصلح هذه الحاسبة للغازات الحقيقية؟ تفترض الحاسبة سلوك الغاز المثالي، وهو افتراض دقيق لمعظم الغازات قرب الظروف المحيطة العادية، لكنه ينحرف عند الضغوط العالية أو درجات الحرارة المنخفضة.
ما الوحدة المطلوبة لدرجة الحرارة؟ الكلفن. وللتحويل من الدرجة المئوية، أضف 273.15.
