توجد المادة على سطح الأرض في عدد من الصور ، و هي الصلبة و السائلة و الغازية ، و لكل من هذه المواد الخصائص المميزة لها ، و بعض هذه المواد تتواجد على الأرض في هذه الصور المختلفة.
الغازات
كانت الغازات لغزًا للعلماء الأوائل الذين حيرتهم حريتها في الحركة و انعدام الوزن الواضح مقارنة بالسوائل و المواد الصلبة ، و لم يحددوا أن الغازات تشكل حالة من المادة حتى القرن السابع عشر ، و بعد دراسة أقرب بدأوا في مراقبة خصائص ثابتة تحدد الغازات ، فقالوا جسيمات الغاز هي التي لديها مساحة أكبر للتحرك بحرية من جزيئات المواد الصلبة أو السائلة و لها خصائص مشتركة.
الغازات تميزها الكثافة القليلة
تحتوي الغازات على جزيئات متناثرة موزعة عبر حجم معين و بالتالي تكون أقل كثافة منها في حالاتها الصلبة أو السائلة ، كما إن كثافتها المنخفضة تعطي سيولة للغازات ، و التي تسمح لجسيمات الغاز بالتحرك بسرعة و بشكل عشوائي ، أو التوسع أو التعاقد دون تحديد موضع ثابت ، و متوسط المسافات بين الجزيئات كبير بما يكفي لأن التفاعلات بين الجزيئات لا تتداخل مع حركتها.
الغازات لها شكل غير محدد
الغازات ليس لها شكل أو حجم محدد ، الحركة العشوائية لجزيئات الغاز تسمح لها بالتوسع لتشغل حجم الحاوية التي تحتفظ بها بالكامل ، لذلك يشير حجم الغاز إلى مساحة الحاوية التي تحتوي جزيئاتها على نطاق للتحرك ، و ينتج عن هذه الخاصية غازات تحتل مساحة أكبر مما هي في حالتها السائلة أو الصلبة ، الغازات تختلف ايضا قدرتها على التوسع عن طريق كميات التغيرات في درجة الحرارة و الضغط.
خاصية الانضغاطية و التوسعية في الغازات
إن الكثافة المنخفضة للغازات تجعلها قابلة للضغط لأن جزيئاتها يمكن وضعها بعيدًا عن بعضها البعض ، هذا يسمح لهم بالتحرك بحرية لتتناسب مع فجوات الفضاء بينهما ، كما أن الغازات قابلة للانضغاط ، فإنها قابلة للتوسيع أيضًا ، إن حرية الجزيئات الغازية تجعلها تتخذ شكل أي حاوية توضع فيها ، لتعبئة حجم الحاوية.
انتشارية الغازات
بالنظر إلى الكميات الكبيرة من المسافة بين جزيئات الغاز ، يمكن لغازين أو أكثر الخلط بسرعة و سهولة مع بعضها البعض لتشكيل خليط متجانس ، و هذه العملية تسمى الانتشار.
الضغط في الغازات
جزيئات الغاز في حركة ثابتة و مستمرة ، كما انهم يمارسون الضغط ، أو القوة في وحدة المساحة ، على السطح الداخلي لحاوياتهم ، و يختلف الضغط حسب كمية الغاز المحصورة في حجم الحاوية ، درجة الحرارة و الضغط.
قوانين الغازات الهامة
لأن الغازات المختلفة تتصرف بالمثل و لها خصائص متماثلة ، فمن الممكن كتابة معادلة واحدة تتعلق بالحجم و الضغط و درجة الحرارة و كمية الغاز ، و يعتبر قانون الغاز المثالي و قانون بويل ، و قانون شارلز و غاي لوساك ، و قانون دالتون ، من أهم القوانين الأساسية لفهم السلوك الأكثر تعقيدًا للغازات الحقيقية.
قانون الغاز المثالي
يربط قانون الغاز المثالي بين ضغط و حجم و كمية و درجة حرارة الغاز المثالي ، و ينطبق القانون على الغازات الحقيقية عند درجة الحرارة العادية والضغط المنخفض.
قانون بويل
في درجة حرارة ثابتة ، يتناسب حجم الغاز عكسيا مع ضغطه.
قانون تشارلز و جاي لوساك
هذان القانونان المثاليان للغاز مرتبطان ببعضهما ، قانون تشارلز ينص على الضغط الثابت لمختلف انواع الغازات ، و أن حجم الغاز المثالي يتناسب طرديا مع درجة الحرارة ، و يقول قانون جاي-لوساك انه في حجم ثابت لحاوية من الغاز ، يكون ضغط الغاز يتناسب طرديا مع درجة حرارته.
الغازات
كانت الغازات لغزًا للعلماء الأوائل الذين حيرتهم حريتها في الحركة و انعدام الوزن الواضح مقارنة بالسوائل و المواد الصلبة ، و لم يحددوا أن الغازات تشكل حالة من المادة حتى القرن السابع عشر ، و بعد دراسة أقرب بدأوا في مراقبة خصائص ثابتة تحدد الغازات ، فقالوا جسيمات الغاز هي التي لديها مساحة أكبر للتحرك بحرية من جزيئات المواد الصلبة أو السائلة و لها خصائص مشتركة.
الغازات تميزها الكثافة القليلة
تحتوي الغازات على جزيئات متناثرة موزعة عبر حجم معين و بالتالي تكون أقل كثافة منها في حالاتها الصلبة أو السائلة ، كما إن كثافتها المنخفضة تعطي سيولة للغازات ، و التي تسمح لجسيمات الغاز بالتحرك بسرعة و بشكل عشوائي ، أو التوسع أو التعاقد دون تحديد موضع ثابت ، و متوسط المسافات بين الجزيئات كبير بما يكفي لأن التفاعلات بين الجزيئات لا تتداخل مع حركتها.
الغازات لها شكل غير محدد
الغازات ليس لها شكل أو حجم محدد ، الحركة العشوائية لجزيئات الغاز تسمح لها بالتوسع لتشغل حجم الحاوية التي تحتفظ بها بالكامل ، لذلك يشير حجم الغاز إلى مساحة الحاوية التي تحتوي جزيئاتها على نطاق للتحرك ، و ينتج عن هذه الخاصية غازات تحتل مساحة أكبر مما هي في حالتها السائلة أو الصلبة ، الغازات تختلف ايضا قدرتها على التوسع عن طريق كميات التغيرات في درجة الحرارة و الضغط.
خاصية الانضغاطية و التوسعية في الغازات
إن الكثافة المنخفضة للغازات تجعلها قابلة للضغط لأن جزيئاتها يمكن وضعها بعيدًا عن بعضها البعض ، هذا يسمح لهم بالتحرك بحرية لتتناسب مع فجوات الفضاء بينهما ، كما أن الغازات قابلة للانضغاط ، فإنها قابلة للتوسيع أيضًا ، إن حرية الجزيئات الغازية تجعلها تتخذ شكل أي حاوية توضع فيها ، لتعبئة حجم الحاوية.
انتشارية الغازات
بالنظر إلى الكميات الكبيرة من المسافة بين جزيئات الغاز ، يمكن لغازين أو أكثر الخلط بسرعة و سهولة مع بعضها البعض لتشكيل خليط متجانس ، و هذه العملية تسمى الانتشار.
الضغط في الغازات
جزيئات الغاز في حركة ثابتة و مستمرة ، كما انهم يمارسون الضغط ، أو القوة في وحدة المساحة ، على السطح الداخلي لحاوياتهم ، و يختلف الضغط حسب كمية الغاز المحصورة في حجم الحاوية ، درجة الحرارة و الضغط.
قوانين الغازات الهامة
لأن الغازات المختلفة تتصرف بالمثل و لها خصائص متماثلة ، فمن الممكن كتابة معادلة واحدة تتعلق بالحجم و الضغط و درجة الحرارة و كمية الغاز ، و يعتبر قانون الغاز المثالي و قانون بويل ، و قانون شارلز و غاي لوساك ، و قانون دالتون ، من أهم القوانين الأساسية لفهم السلوك الأكثر تعقيدًا للغازات الحقيقية.
قانون الغاز المثالي
يربط قانون الغاز المثالي بين ضغط و حجم و كمية و درجة حرارة الغاز المثالي ، و ينطبق القانون على الغازات الحقيقية عند درجة الحرارة العادية والضغط المنخفض.
قانون بويل
في درجة حرارة ثابتة ، يتناسب حجم الغاز عكسيا مع ضغطه.
قانون تشارلز و جاي لوساك
هذان القانونان المثاليان للغاز مرتبطان ببعضهما ، قانون تشارلز ينص على الضغط الثابت لمختلف انواع الغازات ، و أن حجم الغاز المثالي يتناسب طرديا مع درجة الحرارة ، و يقول قانون جاي-لوساك انه في حجم ثابت لحاوية من الغاز ، يكون ضغط الغاز يتناسب طرديا مع درجة حرارته.
