اشرح سبب استخدام النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات. الغازات هي مواد سعى العلماء لتحديد سلوكهم وافتراضه، وهناك العديد من النظريات التي تشرح الحركة الجزيئية للغازات.
ما هي نظرية الحركة الجزيئية لشرح سلوك الغازات؟
- النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات هي الحركة غير المنضبطة للجزيئات “العشوائية”، والتي تنتج عن تكوينها عند درجات حرارة معينة.
- بينما تزداد سرعة جزيئات الغاز عند ارتفاع درجة الحرارة، تجدر الإشارة إلى أن سرعة الجزيئات تتأثر بوزن الجزيء، لأن الجزيئات الخفيفة تزيد سرعتها عند نفس درجة حرارة جزيئات الغاز الثقيل. .
- على سبيل المثال، جزيئات الهيدروجين الخفيفة عند وضعها في درجة حرارة معينة تزيد من سرعتها مقارنة بجزيئات الأكسجين الثقيلة الموضوعة في نفس درجة الحرارة.
- والعلاقة التي تحكم الحركة الجزيئية للغازات ودرجة الحرارة يتم التحكم فيها من خلال “نظرية التوزيع المتساوي”.
انظر أيضًا: من أول من استخدم الغازات السامة في الحروب؟
ما هي افتراضات نظرية الحركة الجزيئية لحركة الغازات؟
توجد عدة افتراضات في النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغاز في درجات حرارة أعلى:
- يتكون الغاز من العديد من الجسيمات الصغيرة، وعندما تتحد هذه الجسيمات مع بعضها البعض، ينتج عنها حجم إجمالي أصغر بكثير من الحاوية التي يتم وضعها فيها.
- يوضح هذا أن المسافة بين كل جزيء من المادة الغازية أكبر من حجم الجزء المكون للغاز نفسه.
- تفترض النظرية أن الجسيمات التي يتكون منها الغاز لها نفس الكتلة.
- تفترض النظرية أيضًا أن العدد المقدر لجزيئات الغاز كبير جدًا بحيث لا يمكن معالجته إحصائيًا.
- الجزيئات التي يتكون منها الغاز تتحرك باستمرار، وهذه الحركة سريعة وعشوائية.
- تفترض النظرية أن الجزيئات التي يتكون منها الغاز مرنة للغاية وشكلها كروي، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه الجزيئات تصطدم مع بعضها البعض وكذلك جدار الحاوية التي توجد بها، وهذا يوضح . أن هذه الاصطدامات هي تصادمات مرنة.
- لا يوجد تجاذب أو قوة بين جزيئات الغاز لبعضها البعض، مما يشير إلى أن التأثيرات بينهما ضعيفة جدًا لدرجة أنها تكاد لا تذكر، أي أنها تصادمات فقط.
نتائج افتراضات النظرية
وهناك عدة نتائج تحققت من خلال الافتراضات التي طرحها للنظرية وهي:
- يمكن التغاضي عن التأثيرات الخاصة لنظرية النسبية وإهمالها.
- يمكن أيضًا تجاهل تأثيرات ميكانيكا الكم، لأن متوسط المسافة بين جزيئات الغاز أكبر من “الطول الموجي لـ de Broglie”، لذلك يمكن اعتبار جزيئات الغاز أشياء عادية.
- بسبب ما ناقشناه من قبل واستخدام شرطين من جزيئات الغاز، يمكن الاهتمام بحركة هذه الجزيئات بواسطة الميكانيكا الكلاسيكية.
- هذا يدل على أن معادلات حركة الجزيئات هي عكس الزمن، “أي أنه تصادم عكس الزمن”.
- في حالة وجود تصادم بين كرتين من كرات البلياردو فليكن كرة أ وكرة ب، فالسرعة الأولى هي أ أ والسرعة الثانية ب ب، ثم الاصطدام بينهما ينتج سرعتين جديدتين وهما A * A * والثاني هو AB *.
- والتغير في الوقت هنا يوضح أن عملية الاصطدام يمكن أن تبدأ في الاتجاه المعاكس، حيث ع *، ع ب *، وإذا كان الاصطدام ينتج سرعة ع، وسرعة ع ب، وهذا التغيير ينطبق على زوايا التحرك، إذا كانت كان من أي وقت مضى. الاصطدام أو بعد الاصطدام.
- تعتمد الطاقة الناتجة عن حركة الجزيئات في الغاز على درجة الحرارة فقط.
- الوقت المقدر لتصادم الجسيمات بجدار الحاوية التي توجد فيها صغير جدًا مقارنة بوقت الاصطدامات المتتالية، لذلك يمكن إهماله.
- حدثت زيادة في دراسة حركة الجزيئات عبر درجات الحرارة، وأخذ أحجام الجزيئات في الاعتبار، الأمر الذي دفع العلماء إلى وصف خصائص هذه الغازات بأكثر من طريقة، وهي دقيقة للغاية، وهي تم إثباته من خلال “معادلة بولتزمان”.
انظر أيضًا: احتباس غاز القولون
اشرح سبب استخدام النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات
- تشرح نظرية الحركة الجزيئية درجة الحرارة والضغط على المستوى الجزيئي.
- حيث أن ضغط الغاز هو نتاج الاصطدامات بين الجزيئات وجدران الحاوية التي يوجد بها الغاز، وقوة هذا الضغط تعتمد على سرعة الجزيئات وكذلك النشاط الجزيئي، بالإضافة إلى سرعة اصطدام السفينة.
- أما بالنسبة لمستوى الغاز المطلق فهو مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجزيئات.
- يوضح هذا أنه عندما يتم الاحتفاظ بغازين في نفس درجة الحرارة، يكون للجزيئات نفس معدل الطاقة الحركية.
- وبالتالي، تزداد الطاقة الحركية للجزيئات مع زيادة درجة الحرارة.
- توضح النظرية أن جزيئات الغاز لها سرعات مختلفة في لحظات مختلفة، وهذا يرجع إلى حقيقة أنه عندما يكون الجزيء واحدًا، فإن سرعته مختلفة.
- وأحيانًا، إذا كانت الجسيمات سريعة جدًا، فإنها تنحرف عن مسارها.
- أيضًا، تشرح نظرية الحركة الجزيئية هذه فهم قوانين الغاز، لذا فهي تشرح حركة جزيئات الغاز، وهذه القوانين هي:
1 تأثير زيادة الحجم عند درجة حرارة ثابتة
- إذا كانت درجة الحرارة التي يتعرض لها الغاز ثابتة، فإن متوسط حركة جزيئات الغاز يظل ثابتًا ولا يتغير.
- في حالة زيادة الحجم، يؤدي ذلك إلى انتقال الجسيمات إلى مسافة أطول بين الاصطدامات، وفي هذه الحالة معدل الاصطدام بين جدران الحاوية خلال فترة زمنية، يؤدي ذلك إلى انخفاض الضغط.
2 تأثير زيادة درجة الحرارة عندما يكون الحجم ثابتًا
- في حالة ارتفاع درجة الحرارة، فإنه يظهر زيادة في متوسط الطاقة الحركية للجسيمات.
- إذا لم يكن هناك تغيير في حجم جزيئات الغاز، فسيؤدي ذلك إلى مزيد من التصادمات بين الجزيئات وجدران الحاوية لكل وحدة زمنية.
- كما أن الجسيمات عند اصطدامها بجدران حاوية الطاقة تؤدي إلى هذه النظرية التي تعمل على تفسير سبب زيادة الضغط.
ما هي الخصائص العامة للغازات؟
هناك العديد من الخصائص التي تصف ماهية الغازات، بما في ذلك:
- تعتبر الغازات من المواد ذات الكثافة المنخفضة، وذلك لكون حجم الجزيئات التي يتكون منها الغاز صغير جدًا، والمسافة بينها كبيرة جدًا بسبب ضعف الروابط، وهذا يؤدي في الحقيقة. أن حجم الغاز يتكون في الغالب من فراغ.
- الغازات لها القدرة على التمدد والضغط من خلال حجم الحاوية التي يوضع فيها الغاز. من الممكن أن يتم وضع كمية صغيرة جدًا من الغاز في حاوية كبيرة، لأنه يتم إزالة كل المحتوى بسبب التمدد. من جزيئاته والعكس صحيح.
- كما أن لها القدرة على الانتشار في وسائط مختلفة، لأن جزيئات الغاز ليس لها سرعة ثابتة، وتنتشر في الوسط الذي توجد فيه، بالإضافة إلى قدرتها على التدفق.
انظر أيضًا: بحث تفصيلي حول الغازات وخصائصها العامة
في نهاية رحلتنا التفصيلية حول موضوع شرح سبب استخدام النظرية الحركية الجزيئية لشرح سلوك الغازات، نقدم جميع المعلومات حول النظرية الحركية للجزيئات، وننتظر تعليقاتكم.