ما هو ثابت الغاز النوعي؟
ثابت الغاز النوعي (ويُعرف أيضًا بثابت الغاز الفردي)، ويُرمز له بـ Rالنوعي، هو ناتج قسمة ثابت الغاز العام R على الكتلة المولية M لغاز معيّن. فبينما يبقى ثابت الغاز العام (8.314 J/mol·K) واحدًا لجميع الغازات المثالية، يختلف ثابت الغاز النوعي من مادة إلى أخرى لأنه يُحسب لكل وحدة كتلة، ويُعبَّر عنه بالجول لكل كيلوغرام لكل كلفن، أي J/(kg·K). ويظهر هذا الثابت في الصيغة الكتلية لقانون الغاز المثالي: \(pV = mR_{\text{النوعي}}T\).
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل الكتلة المولية لغازك بوحدة الغرام لكل مول (g/mol). تقوم الحاسبة بتحويلها إلى kg/mol ثم تقسم ثابت الغاز العام عليها. فمثلًا، يبلغ متوسط الكتلة المولية للهواء الجاف نحو 28.97 g/mol، وللأكسجين (O₂) نحو 32 g/mol، ولبخار الماء (H₂O) نحو 18.015 g/mol.
شرح المعادلة
العلاقة بسيطة:
$$R_{\text{النوعي}} = \frac{R}{M}$$وبما أن R يُقاس بوحدة J/(mol·K) ونرغب في الحصول على نتيجة لكل كيلوغرام، يجب أن تكون الكتلة المولية بوحدة kg/mol — لذا فإن أي قيمة تُدخَل بوحدة g/mol تُقسَم أولًا على 1000. وكلما كبرت الكتلة المولية، صغُر ثابت الغاز النوعي، لأن الجزيئات الأثقل تحمل كتلة أكبر لكل مول.
مثال محلول
بالنسبة للهواء الجاف حيث M = 28.97 g/mol: نحوّل القيمة إلى 0.02897 kg/mol، ثم نحسب
$$R_{\text{النوعي}} = \frac{8.314}{0.02897} \approx 287.0 \ \text{J/(kg}\cdot\text{K)}$$وهذه النتيجة تطابق القيمة المرجعية الشائعة في الكتب الدراسية للهواء، والبالغة نحو 287 J/(kg·K).
الأسئلة الشائعة
ما هو ثابت الغاز النوعي للهواء؟ نحو 287 J/(kg·K)، باستخدام كتلة مولية قريبة من 28.97 g/mol.
لماذا يختلف عن ثابت الغاز العام؟ الثابت العام يُحسب لكل مول وهو واحد لجميع الغازات المثالية؛ أما الثابت النوعي فيُحسب لكل كيلوغرام ويعتمد على الكتلة المولية لكل غاز على حدة.
ما الوحدات التي ينبغي إدخالها؟ أدخل الكتلة المولية بوحدة g/mol (وهي الوحدة الشائعة في الكيمياء). وتظهر النتيجة بوحدة J/(kg·K).
