تفسير سبب استخدام نظرية الحركة الجزيئية لتفسير سلوك الغازات

تفسير سبب استخدام نظرية الحركة الجزيئية لتفسير سلوك الغازات، الغازات من المواد التي سعى العلماء كثيرًا لكي يتمكنوا من التعرف على الحركة الخاصة بها، ووضع الفروض لها، وهناك بعض النظريات التي فسرت الحركة الجزيئية للغازات.

ما هي نظرية الحركة الجزيئية لتفسير سلوك الغازات؟

• النظرية الحركية الجزيئية لتفسير سلوك الغازات هي عبارة عن الحركة غير المنضبطة للجزيئات “العشوائية”، والتي تنتج عبر تكوينها في درجات حرارة معينة.
• حيث أن سرعة الجزيئات الخاصة بالغاز تزداد عندما يتم رفع درجة الحرارة، والجدير بالذكر بأن سرعة الجزيئات تتأثر بوزن الجزيء، حيث أن الجزيئات الخفيفة تزدد سرعتها في نفس درجة الحرارة الخاصة بجزيئات الغاز الثقيلة.
• حيث أن مثلًا جزيئات الهيدروجين الخفيفة عند وضعها في درجة حرارة معينة فإن سرعتها تزداد مقارنة بجزيئات الأكسجين الثقيلة التي يتم وضعها في نفس درجة الحرارة.
• وتكون العلاقة التي تحكم بين الحركة الجزيئية للغازات ودرجات الحرارة يتم التحكم فيها من خلال ” مبرهنة التوزع المتساوي”.

شاهد أيضًا: من أول من استخدم الغازات السامة في الحروب ؟

ما هي افتراضات نظرية الحركة الجزيئية لحركة الغازات؟

يوجد عدد من الافتراضات الخاصة بـ نظرية الحركة الجزيئية لتفسير السلوك الذي يتبعه الغاز عند ارتفاع درجة الحرارة وهي:

• أن الغاز يتكون من عدد من الجسيمات الصغيرة، وهذه الجزيئات في حالة جمعها مع بعضها البعض ينتج أن مجموع الحجم أصغر بكثير من الإناء الذي تم وضعها فيه.
• وهذا يشير إلى أن المسافة التي تقع بين كل جسيم والآخر في المادة الغازية أكبر بكثير من المقياس الخاص بالجزء المكون للغاز نفسه.
• تفترض النظرية أن الجسيمات المكونة للغاز تمتلك نفس الكتلة.
• كما تفترض النظرية أن العدد الذي يتم تقديره في جسيمات الغاز كبير للغاية، بحيث يمكن معاملته بالطريقة الإحصائية.
• الجزيئات المكونة للغاز في حركة بشكل دائم، وهذه الحركة هي حركة سريعة وعشوائية.
• تفترض النظرية أن الجزيئات المكونة للغاز مرنة للغاية وكرية الشكل، وهذا يعود إلى أن هذه الجزيئات تتصادم مع بعضها البعض وكذلك الجدار الخاص بالإناء التي توجد فيه، وهذا يدل على أن هذه التصادمات هي تصادمات مرنة.
• لا يوجد أي تجاذب أو قوى بين الجزيئات الموجودة في الغاز مع بعضها البعض، مما يشير إلى أن التأثيرات فيما بينهم ضعيفة للغاية بحيث تكاد تكون مهملة، أي أنه لا يكون بينهم سوى وجود التصادمات.

نتائج افتراضات النظرية

يوجد عدد من النتائج التي تم التوصل إليها من خلال الفروض التي وضعها للنظرية وهي:

• أن التأثيرات الخاصة بالنظرية النسبية يمكن عدم النظر إليها وإهمالها.
• كما أن تأثيرات ميكانيكا الكم من الممكن تجاهلها، حيث أن متوسط المسافة بين جزيئات الغاز أكبر بشكل كبير من “طول موجة دي برولي لها”، لذلك يمكن التعامل مع جزيئات الغاز على كونها أجسام عادية.
• وحيث أن ما ذكرناه في السابق وانطباق الشرطين على جزيئات الغازات، فإنه يمكن أن يتم التعامل مع حركة هذه الجزيئات من خلال الميكانيكا الكلاسيكية.
• وهذا يوضح أن المعادلات الخاصة بحركة الجزيئات تكون معكوسة مع الزمن، “أي أنه تصادم عكسي مع الزمن”.
• في حالة فرض أن هناك تصادم بين كرتين من البلياردو ولتكن كرة أ وكرة ب فإن السرعة الأولى تكون ع أ والسرعة الثانية تكون ع ب، فإن التصادم بينهما ينتج عنه سرعتين جديدتين هي ع أ* والثانية هي ع ب*.
• والعكوسية في الزمن هنا تشير إلى أن عملية التصادم من الممكن أن تبدأ بالعكس حيث ع ا*، ع ب* وعند التصادم تنتج السرعة ع أ، والسرعة ع ب، وهذه العكوسة تنطبق على الزوايا للحركة سواء كان قبل التصادم أو بعد التصادم.
• الطاقة التي تنتج عن حركة الجزيئات في الغاز تعتمد على درجات الحرارة فقط.
• الزمن المقدر تصادم الجزيئات بجدار الإناء الذي توجد به صغير للغاية مقارنة بزمن التصادمات المتتالية، لذلك يمكن تجاهله.
• حدث تطور لدراسة حركة الجزيئات من خلال درجات الحرارة، وتم أخذ أحجام الجزيئات في الاعتبار، مما أدى لوصول العلماء إلى وصف خواص هذه الغازات بأكثر من طريقة وهي دقيقة للغاية، ويدل ذلك في ” معادلة بولتزمان”.

شاهد أيضًا: احتباس الغازات في القولون

تفسير سبب استخدام نظرية الحركة الجزيئية لتفسير سلوك الغازات

• تقوم نظرية الحركة الجزيئية بتفسير كل من درجة الحرارة والضغط عند المستوى الجزيئي.
• حيث أن ضغط الغاز هو عبارة عن ناتج التصادمات بين الجزيئات وبين جدران الإناء الذي يوجد به الغاز، ويتوقف قوة هذا الضغط على سرعة الجزيئات وكذلك نشاط الجزيء، بالإضافة إلى المعدل الذي تم التصادم به مع الإناء.
• أما بالنسبة للدرجة المطلقة للغاز فهي عبارة عن قياس متوسط الطاقة لحركة الجزيئات.
• وهذا يدل على أنه في حالة وضع غازين عند درجة الحرارة ذاتها فإن الجزيئات لهما معدل الطاقة الحركية ذاتها.
• وبناء على ذلك فإن طاقة حركة الجزيئات تزداد عند زيادة درجة الحرارة.
• وتفسر النظرية أن الجزيئات الموجودة في الغاز تأخذ سرعات مختلفة في لحظات مختلفة، وهذا من خلال أن الجزيء عندما يكون منفرد فإنه سرعتها تكون مختلفة.
• وفي بعض الأوقات عندما تكون الجزيئات سرعتها كبيرة فإنها تنحرف في مسارها.
• كما أن هذه النظرية للحركة الجزيئية توضح فهم قوانين الغاز لذلك فإنها تقوم بتفسير هذه الحركة لجزيئات الغاز وهذه القوانين هي:

1 ــ تأثير زيادة الحجم مع وجود درجة حرارة ثابتة

• في حالة كانت درجة الحرارة التي يتعرض لها الغاز ثابتة، فإن متوسط حركة الجزيئات في الغاز تظل ثابتة هي الأخرى ولا يحدث لها أي تغيير.
• وفي حالة زيادة الحجم، فإن ذلك يؤدي إلى تحريك الجزيئات إلى مسافات أطول بين التصادمات، وفي هذه الحالة فإن معدل التصادم بين جدران الإناء في مدة زمنية، فإن ذلك يؤدي إلى خفض الضغط.

2 ــ تأثير زيادة درجة الحرارة عندما يكون الحجم ثابتًا

• في حالة الزيادة في درجة الحرارة فإن ذلك يشير إلى زيادة في متوسط طاقة الحركة الخاصة بالجزيئات.
• ففي حالة أنه لم يوجد أي تغيير في حجم الجزيء في الغاز، فإن ذلك يؤدي إلى المزيد من التصادم بين الجزيئات وبين جدران الإناء عبر وحدة زمنية.
• كما أن الجزيئات عند تصادمها مع جدران الإناء بشكل قوي، مما يؤدي إلى أن هذه النظرية تعمل على تفسير ما هو السبب الذي يعمل على زيادة في الضغط.

ما هي الصفات العامة للغازات؟

يوجد عدد من الصفات التي توضح ماهية الغازات ومن هذه الصفات:

• تعتبر الغازات من المواد التي تتميز بكثافتها المنخفضة، ويرجع ذلك إلى أن حجم الجزيئات المكونة للغاز صغيرة جدًا بالإضافة إلى أن المسافة بينهما كبيرة للغاية بسبب ضعف الروابط، ويؤدي ذلك إلى أن حجم الغاز معظمه يتكون من الفراغ.
• كما أن الغازات لها القدرة على التمدد والانضغاط وذلك من خلال حجم الإناء التي يتم وضع الغاز فيه، فمن الممكن أن يكون كمية من الغاز قليلة للغاية ويتم وضعها في وعاء كبير فهي تأخذ كل الوعاء بسبب تمدد جزيئاتها والعكس صحيح.
• كما أنها لها القدرة على الانتشار في أوساط مختلفة، وذلك لأن جزيئات الغاز لا يوجد لها سرعة ثابتة، كما أنها تنتشر في الوسط التي توجد فيه، بالإضافة إلى أنها لها القدرة على التدفق.

شاهد أيضًا: بحث عن الغازات وخصائصها العامة بالتفصيل

وفي نهاية رحلتنا التفصيلية حول موضوع تفسير سبب استخدام نظرية الحركة الجزيئية لتفسير سلوك الغازات نكون عرضنا كل المعلومات عن نظرية حركة الجزيئات، وفي انتظار تعليقاتكم.