كيف تؤثر درجة الحرارة في جزيئات الغاز

حالات المادة ومواصفاتها

المواد في الطبيعة لها ثلاث حالات الحالة الصلبة مثل الخشب والحجر، والحالة السائلة مثل الماء، والحالة الغازية مثل الأكسجين، وكل حالة من حالات المواد لها مواصفاتها التي تميّزها والتي يمكن تلخيصها بالجدول التالي:

الوصف المواد الغازية المواد السائلة المواد الصلبة ترابط الجزيئات لا يوجد ترابط، حيث إنّ الجزيئات متباعدة عن بعضها البعض. يوجد ترابط بين الجزيئات متوسّط القوّة، والمسافات بينها قريبة لكنها ليست متراصة. الجزيئات متراصة أي أنّ المسافات بينها قليلة، والترابط بينها قويّ جداً. الشكل والحجم متغير حسب المكان الذي يوضع فيه. الحجم ثابت، لكن الشكل متغيّر حسب الإناء الذي توضع فيه. الشكل والحجم ثابتين. حركة الجزيئات الجزيئات هنا عائمة تتحرك في جميع الاتجاهات بعشوائية. الجزيئات متحركة حركة انزلاقية فوق بعضها. الجزيئات ثابتة في مكانها. قدرة الجزيئات على الامتزاج بالمواد الأخرى قدرة عالية على الامتزاج بدون حدود. قد تمتزج ببعض أنواع السوائل، كامتزاج الماء والحليب امتزاجاً متجانساً، بينما الزيت والماء لا يمتزجان. لا يمكن أن تمتزج في الظروف العادية إلا إذا تم صهرها أو طحنها إلى جزيئات دقيقة وكبسها بضغط عالي. قابل الانضغاط قابل للانضغاط غير قابل للانضغاط غير قابل للانضغاط

تأثير الحرارة على حالات المادة

• أولاً: عند تعريض غاز إلى حرارة: تعمل الحرارة على زيادة نشاط الجزيئات وحركتها فتحاول الابتعاد عن بعضها أكثر فيزداد تبعاً لذلك معدل تصادم الجزيئات مع بعضها حتى قوة التصادم تصبح أعلى.
  • إذا كانت جزيئات الغاز محصورة في مكان ما أي أنّ حجمها ثابت، تعمل حركة الجزيئات على تشكيل ضغط زائد على الجدران، وعبّر العلماء عن ذلك ما يحدث بقانون غاي يوساك، والذي ينصّ على أنّ معدل التغيّر في الضغط للغازات يتناسب طردياً مع درجات الحرارة عند ثبات الحجم.

P1 × T2 = P2 × T1

T1 درجة الحرارة عند البداية. T2 درجة الحرارة النهائية بعد تعريض الغاز للحرارة. P1 الضغط عند البداية. P2 الضغط النهائي بعد تعريض الغاز للحرارة.

• • أما إذا كانت الجزيئات غير محصورة فيحدث أن تنتشر وتحافظ على ضغطها ثابتاً، أي أنّ الحرارة تعمل على زيادة الحجم الذي يحتله الغاز عند ثبوت ضغطه، وعبّر العلماء عن ذلك بقانون شارل، والذي ينصّ على أنّ معدل التغيّر في الحجم للغازات يتناسب طردياً مع الحرارة عند ثبات الضغط.

V1 × T2 = V2 × T1

T1 درجة الحرارة عند البداية T2 درجة الحرارة النهائية بعد تعريض الغاز للحرارة. V1 الحجم عند البداية. V2 الحجم النهائي بعد تعريض الغاز للحرارة.

• ثانياً: عند تعريض سائل إلى حرارة، تعمل الحرارة على إمداد جزيئات السائل بالطاقة فتجعل من حركتها أسرع، وتحدث تيارات هابطة وصاعدة في السائل، بمعنى أن السائل ذو الحرارة الأعلى يرتفع لأعلى؛ لأنّ كثافته تصبح أقل ويهبط مكانه السائل ذو الحرارة الأقل، تستمر العلمية إلى أن يصل السائل عند درجة حرارة معينة إلى نقطة الغليان، فيحدث أن تفقد جزيئاته الروابط في ما بينها وتتصاعد منتشرة في الجو لينطبق عليها كل الشروط التي تنطبق على الغازات.

• ثالثاً: عند تعريض مادة صلبة إلى حرارة يزداد نشاط الذرات وتصبح المادة حسب تركيبها ليّنة أو هشّة سهلة الكسر وبعضها يصل إلى درجة الانصهار.