أوراق عمل الغازات كيمياء عاشر متقدم

أوراق عمل الغازات كيمياء عاشر متقدم

قوانين الغازات

قانون بويل قام العالم بویل بتجربة القياس تأثير تغير الضغط على حجم الغاز، حيث وضع (10L) من غاز في اسطوانة بها مكبس ووجد التالي

بدون تطبيق ضغط على الغاز الضغط المؤثر هو الضغط الجوي، (latm) 

عند مضاعفة الضغط ليصبح (2atm)

حجم الغاز یکون 2.5L

حجم الغاز یکون 10L حاصل ضرب الضغط x الحجم

حجم الغاز یکون 5L حاصل ضرب الضغط x الحجم

حاصل ضرب الضغط x الحجم

P,V1 = 1 atm x 10L PV1 = 10 atm- L

PV1 = 2 atrn x5L

 PV2 = 10 atm• L

PaV3 = 4 atm 2.5 L

PsV3 = 10 atm. L

قانون بویل: يتناسب حجم الغاز عكسيا مع الضغط الواقع عليه عند ثبات درجة الحرارة. عند رسم خطط يوضح قانون بویل بحد أن الرسم يدل على الاتناسب العكسي، وعند حساب قيمة حاصل ضرب الضغظ ودرجة الحرارة ستجد أن القيمة دائما ثابتة

P الضغط PV1 = PV  v الحجم 

ناتج حاصل ضرب حجم غاز في الضغط الواقع عليه عند ثبات درجة الحرارة يساوي مقدار ثابت

مثال، غواص يطلق فقاعة هواء حجمها L 0.75 على مسافة m 10 تحت الماء حيث الضغط يساوي atm2 .25 عندما ارتفع للسطح انخفض الضغط إلى atm 1.03 ما الحجم الذي ستكون عليه القاعة ؟

1) إذا كان حجم غاز عند kPa 99 . 0 هو mL 300 . 0 إذا زاد الضغط إلى kPa 188 فكم سيكون حجمه الجديد

2) ضغط عينة من الهيليوم في حاوية سعتها 1.00 هو atm 0 . 988 ما الضغط الجديد إذا تم وضع نفس العينة في L حاوية سعتها L 2.00 ؟

3) هواء مصور في اسطوانة مغلقة بمكيس يشغل mL 145 . 7 عند ضغط atm 1.08 المكبس مما يؤدي لزيادة الضعط بمقدار %25

قانون شارل عند ملء بالون بالهواء ومن ثم غمره في ماء مثلج نلاحظ تقلص حجم البالون، كذلك نلاحظ على أطواق السباحة انتفاخها في فترة الظهيرة وانكماشها في المساء، كل هذا وغيره يفسره قانون شارل

قانون شارل : بزيادة درجة حرارة عينة من غاز يزيد حجمه عند ثبات الضغط.

4) استخدم نظرية الحركة الجزيئية لإثبات قانون شارل.

العلاقة البيانية بين درجة الحرارة والحجم

نستخدم عادة وحدات الدرجات السيليزية (0°C) عند قياس درجة الحرارة، وعند رسم العلاقة البيانية بين درجة الحرارة السيليزية و الحجم تحد الشکل البياني لا يقابل الصفر، وتكون العلاقة خطية لكنها لا تعبر عن التناسب الطردي

5) العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة خطية لكنها لا تعتبر تناسبا طرديا، اذكر السبب.

 

الصفر المطلق

عند رسم العلاقة البيانية بين الحجم ودرجة الحرارة على مقياس كلفن (K) نجد أن العلاقة تكون طردية، وأن الخط المستقيم للعلاقة البيانية يصل لدرجة الصفر المطلق (0K)

الصفر المطلق: أقل درجة حرارة نظرية محتملة ، تكون عندها الذرات في أقل طاقة ممكنة، و تساوي ( 273 . 15°C -)

عند درجة حرارة K 150، وضغط latm) حجم الغاز يكون mL 300

عند درجة حرارة K 300، وثبات الضغط latm حجم الغاز يكون 600 mL

6) بالون حجمه 4.3L عند درجة حرارة 350K كم سيكون حجمه عند درجة 250K

7) يشعل غاز حجما مقداره 0.67L عند درجة حرارة 89°C ما درجة الحرارة السيليزية التي سيزيد عندها الحجم ليصل 1.12L

8) غاز يشغل حجما مقداره 0.67L عند درجة 350 K ما درجة الحرارة المطلوبة لخفض حجمه بنسبة %45

قانون جاي لوساك 

9) اذكر العلاقة بين ضغط الغاز و درجة حرارته، مع التفسير ،

قانون جاي لوساك: ضغط مقدار معين من غاز يتناسب طرديا مع درجة الحرارة بالكلفن في حال ثبات الحجم.

T درجة الحرارة بمقياس كلفن  P الضغط 

ناتج قسمة ضغط غاز على درجة حرارته بالكلفن قيمة ثابتة 

10) ضغط غاز في وعاء 5.00atm عند درجة حرارة 25.0°C ، إذا تغيرت درجة الحرارة لتصبح 10.0°C - فكم يكون الضغط P1 = P2 TT,

11) الضغط داخل إطار سيارة 1.88atm عند 25.0°C كم سيصبح الضغط عند درجة حرارة 37.0°C

12) يقع غاز الهيليوم في اسطوانة تحت ضغط 1.12at عند درجة حرارة معينة , إذا تغيرت درجة الحرارة لتصبح 36.5°C ، يتغير الضغط ليصبح 2 .56atm ، كم كانت درجة الحرارة في البداية بالسيليزية ؟

13) إذا كان ضغط غاز 30.7kPa عند درجة 0 .00°C ، كم يجب زيادة درجة الحرارة ليتضاعف الضغط ؟

القانون العام للغازات 

القانون العام للغازات القانون الناتج من دمج قوانين بويل وشارل و جاي لوساك، و يحدد العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة.

T درجة الحرارة بمقياس كلفن 

يمكن اشتقاق قوانين الغازات من القانون العام، فمثلا يمكن استنتاج قانون بويل كالتالي يشترط بقانون بويل أن تكون درجة الحرارة ثابتة فتكون T = T2 إذا سيتبقى قيم الضغط و درجة الحرارة على النحو التالي

14) استنتج قانون شارل من قانون الغاز العام

15) استنتج قانون جاي لوساك من قانون الغاز العام

16) عند 110kPa ودرجة حرارة 30.0°C كان حجم الغاز داخل حاوية مرنة 2.00L ، إذا زادت الجرار إلى 80.0°C و الضغط إلى 440kPa ، فما الحل

17) تبذل عينة من الهواء في محقنة ضغطا قدره 1.02atm عند درجة حرارة 22.0°C ، إذا وضع المحقن في حمام ماء ساخن درجة حرارته 100.0°C يزداد الضغط إلى 1.23atm مما يخفض الحجم إلى 0.224mL، فكم كان الحجم الأصلي ؟

18) بالون يحتوي على 146.0mL من الغاز المحصور عند ضغط 1.30atm ودرجة حرارة 5.0°C ، إذا تضاعف الضغط وانخفضت درجة الحرارة إلى 2.0°C فكم سيكون حجم الغاز في البالون ؟

19) إذا زادت درجة الحرارة في اسطوانة الغاز المقابلة إلى 30.0°C وزاد الضغط إلى 1.20atm فهل سيتحرك المكبس 0.00°C إلى أعلى أم إلى أسفل؟
 

قانون الغاز المثالي 

مبدأ أفوجادرو

مبدأ أفوجادرو: الأحجام المتساوية من الغازات تحت الظروف نفسها من الضغط ودرجة الحرارة تتكون من نفس العدد من الجسيمات. 

الضغط ودرجة الحرارة القياسيين (STP) : عند درجة حرارة 0.0C و ضغط 1.00atm 

الحجم المولي: الحجم الذي يشغله واحد مول من الغاز عند الضغط ودرجة الحرارة القياسيين. وجد أفوجادرو أن حجم Imol من غاز تحت ظروف درجة الحرارة والضغط القياسيين تكون L 22 . 4 

20) ما أقل حجم لحاوية تريد حفظ mol 0 .0459 من غاز النيتروجين (N2) بها عند (STP) ؟

21) ما كمية غاز ثاني أكسيد الكربون بالجرام الموجودة بالون حجمه 1.0L عند (STP) ؟

22) ما الحجم الذي الذي سيشغله 0.416g من غاز الكريبتون عند (STP) ؟

الغازات الحقيقية مقابل الغازات المثالية

28) واقعية لا يوجد غاز مثالي تماما، اذكر السبب.

29) كيف تؤثر زيادة الضغط على سلوك الغازات ؟ (اربط بين الغاز الحقيقي و الغاز المثالي)

30) كيف تؤثر القطبية على سلوك الغازات ؟ (اربط بين الغاز الحقيقي و الغاز المثالي)

31) كيف يؤثر حجم الغازات على سلوك الغازات ؟ (اربط بين الغاز الحقيقي والغاز المثالي)