الفيزياء — الظواهر الحرارية: التحولات الغازية وقوانينها — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

التحولات الغازية وقوانينها

الغازات هي مواد تأخذ شكل الوعاء الحاوي لها وتتميز بسهولة انضغاطها وتمدّدها. تخضع الغازات لقوانين فيزيائية تصف العلاقة بين الضغط (P) والحجم (V) ودرجة الحرارة (T) وكمية المادة (n).

قانون بويل – ماريوت (التحول متساوي الحرارة)

عند درجة حرارة ثابتة، يتناسب ضغط كتلة معينة من الغاز عكسياً مع حجمها:
P × V = ثابت أو P₁V₁ = P₂V₂

مثال: غاز حجمه 5 L وضغطه 2 atm. إذا ضغطنا الغاز حتى أصبح حجمه 2 L عند نفس درجة الحرارة، فما ضغطه الجديد؟
الحل: P₂ = P₁V₁/V₂ = 2 × 5/2 = 5 atm

قانون شارل (التحول متساوي الضغط)

عند ضغط ثابت، يتناسب حجم كتلة معينة من الغاز طردياً مع درجة حرارتها المطلقة (بالكلفن):
V/T = ثابت أو V₁/T₁ = V₂/T₂

قانون غاي-لوساك (التحول متساوي الحجم)

عند حجم ثابت، يتناسب ضغط كتلة معينة من الغاز طردياً مع درجة حرارتها المطلقة:
P/T = ثابت أو P₁/T₁ = P₂/T₂

قانون الغازات المثالية

يجمع قانون الغازات المثالية (أو المعادلة العامة للغازات) القوانين السابقة في معادلة واحدة:
P × V = n × R × T

حيث R = 8.314 J/mol·K هو ثابت الغازات العام، وn عدد المولات.

تطبيقات عملية

مثال: بالون يحتوي على 2 mol من غاز الهيليوم عند ضغط 1 atm ودرجة حرارة 27°C. احسب حجم البالون.
الحل:
T = 27 + 273 = 300 K
P = 1 atm = 1.013 × 10⁵ Pa
V = nRT/P = 2 × 8.314 × 300 / 1.013×10⁵ = 0.0492 m³ = 49.2 L

تمارين تطبيقية

التمرين 1: غاز حجمه 10 L وضغطه 3 atm. إذا زاد الضغط إلى 5 atm عند ثبات درجة الحرارة، احسب الحجم الجديد.

التمرين 2: غاز حجمه 4 L عند درجة حرارة 27°C. إذا سخّن الغاز إلى 127°C تحت ضغط ثابت، احسب حجمه الجديد.

التمرين 3: خزان حجمه 0.1 m³ يحتوي على غاز النيتروجين عند ضغط 2×10⁵ Pa ودرجة حرارة 47°C. احسب عدد مولات الغاز في الخزان. (R = 8.314 J/mol·K)

للمزيد من المعلومات، راجع درس الطاقة الوضعية والمرنة ودرس الشغل والطاقة الحركية.

📍 دروس مشابهة

• الفيزياء — الظواهر الكهربائية: دارة RL في التيار المتناوب — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري
• الفيزياء — التحولات النووية: طاقة الربط والانشطار والاندماج — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري