· web viewان المعادلة 2-7 تؤيد بان الغازين اللذين نفس الضغط...
TRANSCRIPT
الثاني الفصلالحقيقية والغازات المثالية الغازات
Ideal and Real Gases
introductionالمقدمة :-
المثالي الطبيعة Ideal Gasالغاز في له لوجود ال افتراضي غاز وهوبضوء حرارته ودرجة وضغطه حجمه بين ما العالقة تحديد تم وقد
للغازات الحركية النظرية الغاز kinetic theory of Gasesفرياضياتعال ضغط من استخدمنا ومهما اطالقا اسالته يمكن ال المثالي
دقائقه . بين تجاذب قوى وجود لعدم وذلك واطئة حرارة ودرجةدراسة تسهيل لغرض هو الغازات من النوع هذا افتراض ان
. بسيطة رياضية معادالت باستخدام الغازاتالحقيقي تنطبق Real Gasالغاز ال الذي الغاز بانه يعرف ان يمكن
. الحقيقية الغازات تقترب المثالي بالغاز الخاصة القوانين عليهالحرارة ودرجات الواطئة الضغوط عند المثالي الغاز خواص من
. معا بالعاملين او العالية
للغازات 2—2 الحركية kinetic theory of Gasesالنظرية
للخواص األول الفصل من السابقة الفقرات في التطرق تم لقدالتي النظرية سنناقش واالن الغازات وقوانين للغازات العامة
المثالية الغازات لسلوك والمتعددة المختلفة القوانين تنسقللغازات الحركية النظرية هذه .kinetic theory of Gasesوتسمى
البريطاني ماكسويل العالم األسترالي جيمس والفيزيائيبولتزمان النظرية ليودويك هذه اسسا عشر التاسع القرن في
الحديث . العلم في المهمة المفاهيم ان بعد فيما أصبحت والتيللغازات العيانية الخواص تفسر للغازات الحركية النظرية
macroscopic properties of gases ودرجة والحجم الضغط مثل . والحركية الجزيئية المكونات االعتبار بنظر تأخذ بحيث الحرارة
الضغط . تفسر ال النظرية فان أساسية وبصورة الغازات لمكوناتنتيجة بل للغاز الساكنة الجزيئات بين التنافر من ناتج بانه
مختلفة بسرع تتحرك التي الجزيئات بين الحاصلة التصادماتالغاز محتوى داخل
تسمى حيث أخرى بأسماء للغازات الحركية النظرية تسمىالحركية ا-1 الجزيئية kinetic molecular theoryلنظرية
لها KMTويرمزالتصادم -2 بنظرية كذلك Collisionوتسمى
الغاز 1-2شكل دقاق حركه
هي :- النظرية الجوهرية الفرضيات انكتله -1 ولها البعض بعضها عن منفصلة متشابهة دقائق يمتلكحجم -2 من بكثير أكبر الدقائق بين فيما المسافة معدل
. الذي للحد جدا صغير الدقائق هذه حجم وان نفسها الدقائقللغاز . الكلي الحجم مع مقارنته تمت ما اذا اهماله يمكن
قوة -3 أي توجد ال و المثالي الغاز الدقائق بين التجاذب ينعدمالغاز . يحتوي الذي الوعاء جدران وبين بينها تجاذب
بالحركة -4 نيوتن لقوانين تخضع وهي عشوائية حركه الدقائقلحين مستقيمة بخطوط تتحرك الدقائق بان يعني وهذا
يحتويها . الذي الوعاء جدار او بعضها مع تصادمها5-( مرن تصادم هو الجدار بينها او دقائق بين التصادم ان
Elastic )ولكن الحركية اتجاهها تغير فأنها تصادمها وعندثابتة . تبقى الكلية الحركية الطاقة
درجة -6 مع طرديا يتناسب للدقائق الحركية الطاقة معدل ان . الطاقة ) الن معدل كلمة الى االنتباه يجب المطلقة الحرارةطاقته تكون وبعضها كبيرا اختالفا يختلف للدقائق الحركية
) سوف الدقائق هذه ان يعني وهذا للصفر مساوية الحركيةالحرارة درجة اخترال يتم عندما التام السكون الى تخلد
المطلق . الصفر لدرجةالغاز -7 دقائق بطبيعتها كروي شكل مرنه وهي
للغازات الحركية النظرية من الوصفية االستنتاجات هذهالشكل ) الحظ التجريبية المشاهدات مع متطابقة طبعا وهي
الحركية ( 2-1 النظرية ان هل هو األهم السؤال ولكن؟ الغازات سلوك كميا تعين ان تستطيع للغازات
الوقت في المثالي بالغاز خاصه المعالجات هذه مثل انالجزيئات ان بسبب افترض المادة هذه ولمثل الحاضر
مع المقارنة الحقيقي حجمها اهمال يمكن بحيث جدا صغيرةبين التجاذب انعدام أيضا وافتراض للغاز الكلي الحجمتجاذب أي الجزيئات تسلط ال بحيث المثالي الغاز جزيئات
البسيطين االفتراضين هذين من وانطالقا البعض بعضها معالمثالي . الغاز ضغط يصف تعبير الى التوصل يمكن
الحركية 2-3 النظرية حسب الغازات وقوانين خواص تفسير kinetic theory interpretation of properties andللغازات
laws of Gases.
. تعريف ويمكن الحرارة درجة بازدياد الغاز جزيئات سرع تزدادتتناسب بانها للغازات الحركية النظرية الى استنادا الحرارة درجة
( للجزيئات الحركية الطاقة متوسط العالم( mc−2 12مع اطلق وقدالتالية ( 1860ماكسوبل ) المقولة
الغازات ا جميع لجزيئات الحركية الطاقات متوسط نالحرارة ( درجة ثبوت عند متساوية
كمية ان ثبوت( mc−2 12أي عند غاز ألي ثابتة كمية هيالحرارة . درجة
المعادلتين خالل المعادلتين 2-2و 1-2ومن كتابه 2-4و 3-2يمكنوكاالتي:-
= ثابتة بويل pvكمية قانون
pV=13nmC−22−2
pV=13n1m1 c1
−22−3
pV=13n2m2 c2
−22−4
أي p2v2 = p1v1يمكن نفسه والحجم الضغط غازان امتلك اذاالمعادلتين دمج يأتي :-4-2و 3-2عندئذ وكما واحدة بمعادله
13n1m1c1
−2=13n2m2c2
−22−5
طاقتهما متوسط فان نفسها الحرارة بدرجة الغزان كان اذاأي متساوية تكون الحركية
12m1c1
−2=12m2 c2
−22−6
المعادلتين يلي :-6-2و 5-2وبدمج ما ينتج
n1=n2 2-7
المعادلة والحجم 7-2ان الضغط نفس اللذين الغازين بان تؤيدقاعدة بالطبع وهذه الجزيئات من نفسه العدد لهما الحرارة ودرجةمن المثالي للغاز الحركية النظرية من االن اشتقت وقد افكادرو
المعادلة- 2-2المعادلة 8-2يمكن
Pv=nkT 2-8
الحركية الطاقة متوسط مع تتناسب الغاز حرارة درجة انلجميع( Kويمثل( ) mc−2 12للجزيئات متساوي وهو التناسب ثابت
من ماكسويل قدمه الذي الدليل من وجد عام ثابت وهو الغازاتالغاز طبيعة على الحركية الطاقة المسار متوسط يعتمد ال ان
المعادلة كتابه ويمكن معينه حرارة الضغط 8-2بدرجة ثبوت عندعلى ) القسمه وعند االتي (.PTبالشكل
ثابتة =V/T=n K/Pكمية
من ) كال ان سيما ) nوال المعادلة( . kو( تمثل اذ ثابتة 9-2كمياتغايلوساك قانون نص
كان اذا الجزيئات من نفسه العدد على المواد جميع بان توضح لقد -: . فان لذا افكادرو قاعدة وهذه واحد موالتها عدد
Pv= NAKT 2-10
يمثل ) الغاز من واحد الجزيئات( ) Vولمول معين( nعدد بحجمافكادرو ) لعدد مساوي فيمكن( Kو( )NAوهذا عامان ثابتان
بالثابت ) الغاز( Rاحاللهما واحد لمول ثابت ضربهما حاصل النفان :- المثالي
PV=RT 2-11
.11-2المعادلة المثالي الغاز واحد مول لحاله نفسها المعادلة هي
ويساوي ) Kالرمز بولتزمان ثابت درجة( -10X1.38 -23يدعى جولدرجة( . X10-16 1.38او )1جزيئة -1 ويمكن . 1-جزيئة . 1-ارك
الثابتين ) من ) Rحسابه يأتي(( :-NAو( وكماK= R
N A= 8.314 J .mol−1k−1
6.033 x1023moleculer .mol−1
X 10-23 j .mol-1 .k-1 1.38 =
ان =Kوبما RN A
منفردة . جزيئة لكل الغاز ثابت بانه يعرف لذا
متوسط 1ان2m1c1
الى 2− مساويا يكون جزيئة لكل 1الطاقة2N A c❑
−2
كمية تمثل 1لذلك2M الكلية ) ¿¿−2 الحركية بمول( EKالطاقة لجميع
الغاز . من واحد
EK=( 12 N A MC−2)2−12
المعادلة كتابة يحتوي 12-2ويمكن الذي الغاز من واحد مول لمولعدد Nعلى A: االتي النحو على الجزيئات من
PV=¿
(23¿( 12)N A M
C−2
2−13
المعادلة يأتي :-12-2وبتعويض ما ينتج المعادلة فيPV=(23 )EK 2−14
ان المعادلة PV=RTوبما تكافئ لذلك الغاز من واحد 14-2لمولاالتية :-15-2المعادلة
EK=( 32 )RT 2−14
المعادلة لمول 15-2تعني للجزيئات الكلية الحركية الطاقة بان
الى مساوية تكون المثالي الغاز من )واحد 32 )RT.
Pressureالضغط 2-4
الحركية النظرية من الغاز ضغط لحساب طرق عدة افترضتالشيء بعض معقده وتبدو جدا والمضبوطة الدقيقة بالطريقة
الى تؤدي والتي والمقربة البسيطة الطرق احدى هنا وستناقش. الصحيحة النتيجة
ضلعه ) طول مكعبا هنالك انا تصورنا على( ) aلو يحتوي (nسممقدارها ) حقيقية كتله لها جزيئة وكل الجزيئات وان( mمن
هي واحده جزيئه ثالث Cسرعة الى تتحلل السرعه وهذهمتعامده محاور ثالث وعلى للسرعه ومتساويه متعامده مركبات
(.2-2الشكل) Cx, Cy, Czوهي
ومكوناتها 2-2شكل الجزيئية السرعة
وبانطالقات االتجاهات بجميع عشوائيا الجزيئات هذه تتحرك . ثالث بدالله جزيئة ألية االنطالقة تحلل القيم من كبيرا مدى تغطي
هي ) بينها( zو( ) yو( ) xمكونات قائمة وبزوايا اتجاهات بثالثالشكل ) المكعب لحافات السرعة ( 2-2وموازية وترتبط
المعادلة بموجب 2-1المختلفة
C2= CX2+ CY2+ CZ2 2-16
السرعة ) ذات الجزيئة لتصادم الكلي التأثير جدار( cان معالثالث ) المكونات تأثيرات جمع بواسطة حسابه يمكن (xالمكعب
تتغير( zو( ) yو) ال مرنا تصادما بالجدار الجزيئة تصطدم عندمااتجاه في التغير بسبب اشارتها تعكس ولكن السرع مكونة كمية
الجدول . ويمثل قبل 16-2الحركة والزخم السرعة مكوناتوبعده التصادم
التصادم المكونة التصادم قبل بعدالسرعة
الزخم
xyz
mxmymz
-x-y-z-mx-my-mz
= المقطوعه المسافه الواحده للجزيئه بالثانيه االصطدامات عددالزمن وحدة في
صدمتين بين المسافهالمحور على تتحرك الجزيئه ان وبقرض
= االصطدامات a Cx/2عدد
الجزيئه سرعة فان لذلك تماما مرنه التصادمات جميع كانت ولمايكون التصادم قبل الزخم ان يعني وهذا اتجاهها يتغير وانما التتغير
بالزخم التغير يكون وبذلك التصادم بعد للزخم ومعاكس مساوي: يلي كما واحده لجزيئه
Δp= mCx-(-mCx)= 2mCx
واحده لجزيئه الواحده الثانيه في الزخم في التغير يكون وبذلكبالزخم بالتغير بالثانيه للجزيئه التصادمات عدد ضرب حاصل هو
: يلي وكما Change in momentum= 2mCx . Cx/2a= mCx2/a
= NmCx2/a
وجه على المسلطه للقوه مساوي بكون بالزخم التغير انمساحة الى القوه قسمة حاصل هو الناتج الضغط وان المكعب
: المكعب وجه ΔP= Force, Δp= F
P= F/ area
P= F/A= NmCx2/a = NmCx2/a3
a2
but a3= volume of cube box
P= NmCx2/V
PV= NmCx2
C-2= Cx2+ Cy2 +Cz2
We have Cx2=Cy2=Cz2
C-2= 3Cx2 and this means Cx2= 1/3C-2
By substituting this value of Cx at above equation:
PV=NmCx2
Cx2=1/3C-2
[PV=1/3NmC-2]
الزخم لتغير الكلي المعدل
pv=13nm 2−21
كما المعادلة كتابة اعاده يمكن الجزيئات من افكادرو ولعدديأتي :-
pv=13Nmc-22−22
االتية الصيغة تأخذ ان يمكن وكذلكpv=1
3nM c-22−23
الكميتين ) بين يخلط ال ان و( c-2يجب السرعة مربع cمتوسط ¿-2) جميع مربع مجموع األولى يمثل حيث السرعة متوسط مربع
. السرع مجموع تمثل الثانية اما معدلها اخذ ثم الجزيئات السرعالنتيجة . تربيع ثم الجزيئات
الحركية 2-5 والطاقات الحرارة درجةKinetic energies and temperature
ويمكن . الحرارة درجة زيادة عند الغاز جزيئات سرع تزدادالتناسب الحركية النظرية الى استنادا الحرارة درجة بان استنتاج
. للجزيئة الحركية الطاقة متوسط معke=1
2mc22−24
عام ماكسويل العالم الحركية 1860أوضح الطاقات متوسط اندرجة ثبوت عند متساوية عند متساوية الغازات جميع لجزيئات
أي . الحرارة .mc2 12الحرارة درجة ثبوت عند غاز ألي ثابتة كميةاالتي :-23-2المعادلة الشكل على كتابها إعادة يمكن
pv=23N ( 12MC2)2−25
االتي :- الشكل المعادلة تأخذ التعويض وعندpv=2
3N K �̅ e=¿
pv=23nkE2−27
ان .kEحيث الجزيئات من افكادرو لعدد الحركية الطاقة تمثلللغازات العامة بالمعادلة نعوض ان :PV=nRTعندما حيث
Pv (macroscopic)= pv(microscopic ) 2-28
على نحصلkT=2
3RT 2−29
وكذلك
K e=KEN A
=23
RN A
T=32KT 2−30
ان حيثK= P
N A=2−31
كلفن X 1.38 10 -23ويساوي . 1-جزيئة 1-جول
الجزيئات : 2-6 Molecular speedsسرع
الجزيئات ) من افوكادرو لعدد الطاقة الغاز (1معادلة من مولاالتي :- شكل على كتابتها يمكن
KE=N A ( 12 MC2)=12M C22−32
المعادلتين على 32-2و 29-2ومن نحصل
√C2=√ 3 RTM=√ 3KTm 2−33
السرعة مربع لمتوسط التربيعي الجذر عن root-meanيعبرsquare speed
له rmsويرمز
الجزيئية 2-7 السرع distribution of molecularتوزيع
الجزيئية السرع من أنواع ثالثة هنالكالسرعة -1 لمتوسط التربيعي C2 root-mean square√الجدر
speed Rms بالمعادلة ذكر كما ,33-2وقيمتها
2- ) السرعة وقيمتها Average speedمتوسطc=√ 8 RTπM
=√ 8KTπm2−34
احتماال -3 األكثر وقيمتهاmost probable speed( α )السرعةα=√ 2RTM =√ 2KTmM
2−35
يساوي بعضها الى السرع من الثالثة القيم نسبة
Rms=c :α=1.00 :0 .92:0.82
السرع 3-2الشكل من سرعة كل عند الجزيئات عدد رسم يوضحمحددة لحظة في السرع NVالجزيئية توزيع دالة ويسمى
قيم الرسم ويبين الجزيئات سرع مقابل وبولتزمان لماكسويلالثالث السرع
الدالة 36-2المعادلة قيمة :-NVتبين
NV=4 πN ( M2π K BT )
3 /2
C2 e−MC2 /2 KBT
2−36
الثالثة 4-2شكل السرع قيم
بان نالحظ الثالثة السرع قيم تحدد التي المعادالت الى النظر عندلدرجة التربيعي الجدر مع طرديا تتناسب السرع هذه جميع
او جزيئة كل لكتله التربيعي الجذر مع وعكسيا المطلقة الحرارة
لماكسويل السرع توزيع اعتماد ان الغاز الجزيئي للوزنللغاز الجزيئي والوزن المطلقة الحرارة درجة على وبولتزمان
الشكلين في بين ) 5-2و 4-2موضح السرع بتوزيع تشابه هنالك ) ان نالحظ الخاصية هذه في السائل وجزيئات الغاز الجزيئات
الحرارة درجة ازدادت كلما اليمين نحو تحيد المنحني قيمةالحرارة . . درجة بازدياد يزداد السرعة متوسط هذا يعني المطلقة
متوقعه قيمة اقل الى يعود للمنحنيات المتناظر غير الشكلالنهاية ما تساوي لها قيمة اعلى ان حين في صفر تساوي للسرعة
. للجميع. متساوية المنحني تحت المساحات ان كذلك نالحظ. للجزيئات الكلي العدد ثبات الى ذلك ويعود
مختلفة 4-2شكل حرارية درجات عند لغاز السرع توزيع
التي تلك من أسرع تتحرك اقل جزيئي وزن لها التي الغاز دقائق . الشكل أكبر جزيئي وزن الجزيئي 2-5لها الوزن زيادة ان يوضح
من اقل عرضها ويكون اليسار نحو المنحني قمة حيود الى يؤدي . الجدر قيمة زيادة على مثال اقل جزيئي وزن لها التي تلك
وزن لها التي الغاز لجزيئات السرعة مربع لمتوسط التربيعي . ان نالحظ أكبر جزيئي وزن لها التي بتلك مقارنه قليل جزيئي
الهيدروجين جزيئات السرعة لمتوسط التربيعي الجدر قيمة-1700تساوي ثا تساوى 1م انها حين ثا 450في غاز 1-م لجزيئات
النتروجين.
الحرارة 5-2شكل درجة بثبوت مختلفة لغازات السرع توزيع
للغازات 2-8 الحركية والنظرية الغازات قوانينGas s laws and the kinetice theory of gases
فرضيات بضوء الغازات قوانين تغير سيتم الفقرة هذه فيللغازات . الحركية النظرية
بويل 2-8 boyle s lawقانون
النظرية فرضيات تطبيق عند بسهوله بويل قانون يفسر ان يمكنالتي . المرات عدد على يعتمد الغاز الضغط ان للغازات الحركية
اذا ثانية لكل يحتويها الذي الوعاء سطح الغاز دقائق فيها تضربهذا في ستنحصر الدقائق فان صغير حجم في الغاز بضغط قمنا
دقائق بها تضرب التي المرات عدد تزداد وبذلك الصغير الحجمما وهذا االنضغاط قبل األولى بالحالة المقارنة عند الوعاء جدار
بويل بقانون جاء ما وهذا الحجم مع عكسيا الضغط تناسب يفسدرجة ثبوت عند الحجم يقل عندما الضغط زيادة يعني وهذا
ان أي الحرارةPv=constant 2-27
بويل بقانون استنتاجه تم وهذا
شارل 2-8-2 charle s lawقانون
الحرارة درجة زيادة بان للغازات الحركية النظرية فرضيات تنصأردنا إذا الغاز لدقائق الحركية الطاقة معدل زيادة الى يؤدييحتم هذا فان ثانيا الضغط بقاء بشرط الغاز دقائق حركة تسريع
الزيادة فان لذا لبعض بعضها عن أكثر متباعدة الدقائق تكون انالغاز حجم زيادة يعني وهذا الدقائق بها تتحرك التي سرعه في
محدده كتله حجم ان على ينص الذي شارل قانون يفسر ما هذادرجة ثبوت عند الحرارة درجة مع طرديا تتناسب الغاز من
ان. . أي الضغطV= constsnt x T 2-38
شارل . بقانون استنتاجه تم ما وهذا
افوكادرو ) ( 2-8-3 قاعدة افوكادرو Avogadro’s lawقانون
التصادمات عدد فان مغلق اناء في الغاز دقائق عدد زيادة عندستزداد الدقائق هذه يحتوي الذي الوعاء جدار مع الزمن بوحده
. التصادمات عدد بقاء يعني وهذا ثابتا الضغط بقاء افترضنا اذا . عدد بزيادة الحجم يزداد ان يجب الحالة بهذه ثابتا الزمن بوحدة . جاء ماء نص هو استنتاج ان المغلق الوعاء في الغاز دقائق
موالت عدد مع طرديا الغاز حجم تناسب وحول افوكادر بقانون . ان أي الغاز وضغط الحرارة درجة ثبوت عند الغاز
vn=constant 2−39
افكادرو قاعدة في ايجاده تم ما هو وهذا
واالنتشار 2-9 Effusion and diffusionالتدقيق
في األستاذ كراهام توماس اإلنكليزي الكيميائي العالم اكتشفلندن ) وجامعه كالسكو عام( 1869- 1805جامعه بعد 1846وذلك
الغازات تدفق سرعه قياس حول تجارب بعده ان Effusionقيامهالغاز . لكثافه التربيعي الجذر مع عكسيا تتناسب التدفق سرعه
الذي الوعاء من الغازات هروب عملية تعني التدفق عملية ان . الشكل جدا صغير ثقب خالل بين 6-2يحتويها ما الفرق بين
. واالنتشار التدفق ظاهرتي
والتدفق 9-2شكل االنتشار بين الفرقلذا للغاز الجزيئي الوزن مع تتناسب الغاز كثافه ان المعروف من
-: االتية الصيغة يأخذ ان يمكن للتدقيق كراهام قانون فانللوزن) التربيعي الجدر مع عكسيا تتناسب الغاز تدفق سرعة
للغاز ( الجزيئيالمعادلة حسب للتدفق كراهام لقانون الرياضي التعبير 52-2ان
-: يأتي وكما1m∝Rate2−40
االركون ) غاز الكربتون( ) Arان غاز من اسرع فان( krيتدفق لذاكاالتي :- ستكون الغازين تدفق سرعتي نسبة
Rate Ar
Ratekr=√ mkr
mAr2−41
الوزن لحساب للتدفق كراهام قانون استخدام يمكن وعليهمع ومقارنته تدفقه قياس عند وذلك معلوم غي لغاز الجزيئي: يأتي وكما الهليوم غاز مثل معلوم اخر لغاز التدفق سرعه
Ratex
Ra teHe=√ mx
mHe2−42
االتية : الصيغة حسب او
( RatexRateHe
¿¿¿2)=mHe=m x2−43
المعادلة صحة من التأكد تم موضح 43-2لقد وكما تجريبياعليها 2-2بالجدول حصل التي النتائج من قسما يبين والذي
. كثيرا تقاربها يظهر حيث العملية بالنتائج ومقارنتها كراهام
الغازات 2-2جدول يعض لتدقيق النسبية السرع
الجزيئي الغاز الوزنللتدفق النسبية السرعة
بموجب المالحظة المحسوبة28-2المعادلة
أوكسيد ثانيالكاربون
440.83540.8087
320.95030.9510االوكسجين281.01601.0146النتروجين
23.60703.7994الهيدروجين
الغازات انتشار هي الغاز تدفق من جدا القريبة ظاهرة انdiffusion of gases دقائق حركة تمثل االنتشار ظاهرة ان حيث
بانه تظهر الغازات انتشار سرع مقارنة وان اخر غاز خالل الغاز-: االتية المعادلة وفق كراهام بقانون كميا وصفها يمكن
1√m
=∝Rate of diffusion2−44
بالمعادلة ذكر ما تطبيق عند 24-2ويمكن انتشار ظاهرة عنغازين . اتشار بين المقارنة
التصادم 2-10 collision theoryنظرية
الحركية للنظرية أخرى تسميات هنالك الفصل هذا بداية في ذكرناجزيئات . ان النظرية هذه نفترض التصادم نظرية ومنها للغازات
بينها فيما تدخل أي يوجد وال دائرية صلدة كرات عن عبارة الغازتجاذب) ( او تنافر قوى وجود عدم
التصادم من نوعين هنالك1- ( للغاز تعود المتشابهة الغاز جزيئات بين يحصل تصادم
نفسه( 2- (( للغاز تعود المختلفة الغاز جزيئات بين يحصل تصادم
و ( مختلفةبين او ساكنه وأخرى متحركة جزيئة بين تصادم يحصل قد
التصادم قطر يعرف متحركتين collision diameterجزيئيتينالجزيئتين مركزي بين المسافة بانه للجزيئة خاصه صفه وهوالشكل ) الحظ بينهما تقارب وألقرب (.8-2المتصادمتين
التصادم 8-2شكل قطر
كتلتها غاز جزيئة ان افترضنا يساوي mاذا خالل dوقطرها تتحركيساوي قطرها يساوي ) dأسطوانة قطرها على( rنصف تحتوي
حالة في هي التي نفسه الغاز جزيئات خالل من كبير عددالغازات. من جزيئة خروج سيتم تصادم حالة كل فانه السكون
الشكل ) الحظ الخارج الى (.9-2الساكنة
افتراضية 9-2شكل انبوبة داخل التصادميساوي داخل الجزيئة تحرك زمن كان ∆اذا t التصادم تردد فان
collision frequency . ان الزمن وحده في التصادمات عدد يساويفي مضروبا االنبوبة حجم يساوي داخل الموجودة الجزيئات عدد
. االنبوبة داخل في الجزيئات تواجد كثافهالمتشابهة الغاز جزيئات بين يحصل الذي التصادم تردد قيمة ان
االتية . المعادلة من ايجاده يمكن
Z11= (2)1/2 πσ2C-n
غازين جزيئات بين التصادم حصول عند قيمته تكون حين فيالمعادلة :- حسب مختلفين
Z12= 1/(2)1/2 πσ2C-n2
المعادلتين من درجة 46-2و 45-2يتضح بزيادة يزاد التصادم ترددالحرارة بدرجة زيادة أي الن وذلك ثابتا الحجم بقاء عند الحرارة
. كذلك تؤدي الضغط زيادة ان الجزيئات سرعه ازياد الى يؤدي
وذلك ثابتا الجزيئات سرع بقاء من بالرغم التصادم تردد زيادة الىقيمة ان الجزيئات تواجد كثافه زيادة النتروجين Zبسبب لجزيئة
وضغط 25عند تساوي 1م ما x 109 S-1 7جو جزيئة بان يعني وهذاتتصادم الغاز هذا ثانية .7من بكل مليارات
له 10-2الشكل ويرمز للتصادم المؤثر العرضي المقطع يوضحالمooؤثرة σبooالرمز التصooادم مسooاحه يمثooل collisionوهooو area
Effective. للتصادم العرضي المقطع كذلك ويسمى.
للتصادم 10-2شكل العرضي المقطع
الجزيئات 3-2الجدول لبعض للتصادم العرضي المقطع يبينللتصادم 3-2جدول العرضي المقطع
σالجزيئة /nm2
0.93الكلور0.88البنزين
الكاربون أوكسيد 0.52ثاني0.46الميثان
0.43النتروجين0.40االوكسجين
0.36االركون0.27الهيدروجين
0.21الهليوم
الحر 2-11 المسار the mean free pathمتوسط
الحر المسار متوسط متوسط the mean free pathيعرف بانهبالرمز له ويرمز التصادمات بين الجزيئة تقطعها التي .λالمسافة
الحر 11-2شكل المسار متوسط
يساوي الجزيئة التصادم عدد كان زمنا zاذا ستستغرق فأنهاالمسافة z/1يساوي وستكون تصادم اخر حتى لها تصادم اول من
تساوي قطعتها الحر x c 1/zالتي المسار متوسط فان وعليهسيساوي . للجزيئة
λ=CZ2−47
λ11 =1/ (2)1/2πσ2n
λ = (2)1/2/πσ2n2
الحر المسار متوسط قيمة اختزال الى يؤدي الضغط مضاعفه انعند . النتروجين غاز لجزيئة الحر المسار متوسط ان النصف الى
يساوي 1ضغط . 70جو من مره ألف حوالي أكبر انه اي نانوميتر . المعادلة الجزيئة بين 48-2قطرة ما طردي تناسب وجود تبين
. الحجم ثبوت عند الحرارة ودرجة الحر المسار متوسط قيمةالى النهاية بالنتيجة يؤدي الضغط مع العكسي التناسب ولكن . الحر المسار متوسط قيمة على الحرارة درجة تأثير اختزال
حسابها يتم التصادمات بين ما الجزيئة تقطعها التي المسافة انبالسرعة وليس الغاز من معين حجم في الموجودة الجزيئات بعدد
. الحر المسار متوسط قيمة مقارنه ان الجزيئات بها تتحرك التيان : حيث الجزيئة بقطر
λ≫d
جدا . كبيرة الغاز جزئيات بين البينية المسافات ان يوضحالحقيقي 2-12 Real Gasالغاز
التي الغازات تلك بانها المثالية الغازات تعريف تم وان سبق لقد ( للغازات العامة المعادلة عليها الضغوط( pv=n RTتطبق لكل
فان مثالي غاز هنالك يوجد ال الحقيقية في الحرارة ودرجات . ان المثالية الصفات عن واضحا حيودا تبدي الغازات مكونات
ال الكاربون أوكسيد وثاني والنتروجين الهيدروجين مل الغازاتما او مثالية غير تعد فلذلك المثالية الغازات المعادلة عليها تنطبق
الحقيقية بالغازات Real Gasتسمى
. عند المثالي الغاز لقوانين دقيقة بصورة الحقيقة الغازات تخضعولكن ) جدا عالية ليست العالية الحرارة ودرجات الواطئة الضغوط
) قوانين الى تقريبية وبصورة الحقيقية الغازات تخضع اعتدالالحالة معادله بموجب افوكادرو وفرضية وغايلوساك وشارل بويل . درجة وهبوط الضغط زيادة عند ولكن الغاز من واحد لمول
. واضحا المثالي السلوك عن االنحراف يكون الحرارةالشكل بدرجة 12-2يبين والهيدروجين النتروجين غازات انحراف
بدرجة الكاربون أوكسيد وثاني المئوي عن 40الصفر مئوي
عند بالحجم الضغط ضرب حاصل قيمة بان علما المثالي السلوك. حالة كل في واحد الى مساوية تعد واحد جو ضغط
الشكل في المنقط المستقيم الخط الغاز 12-2يمثل خضوع . تظهر الحقيقية الغازات بان ويوضح المثالي الغاز لقوانين
الضغوط عند وبخاصه المثالي السلوك عن قليلة ليست انحرافات . او واحد جوي ضغط من اقل الضغط يكون عندما ولكن العالية
. الهيدروجين غاز حالة في قليال يكون االنحراف فان يساويه مابالمقارنة الضغط زيادة مع مستمرة بصورة يزداد االنحراف فان
. تتبعه ثم سلبيا انحراف يظهر النتروجين غاز االخرين الغازين معلغاز السلبي االنحراف قيمة وتزداد الضغط ارتفاع عند الزيادة
الضغوط عند لالرتفاع يرجع ثم البداية في الكاربون أوكسيد ثانيالعالية .
الحرارة بدرجات الهيدروجين غاز مع والهليوم النيون غازي يتشابهلكل المنحنى شكل يتغير الحرارة درجات هبوط وعند االعتيادية
. وثاني النتروجين غازي لحالة شبيها يصبح النهاية وفي حالةالشكل في المبينة الكاربون .12-2أوكسيد
غازي منحنيات تصبح ما نوعا العالية الحرارية درجات عندشبيهه األخرى والغازات الكاربون أوكسيد وثاني النتروجينالحرارة درجات عند والنيون والهليوم الهيدروجين بمنحنيات
االعتيادية
المثالي 12-2الشكل السلوك عن الحقيقية الغازات انحرافالذي الحجم بتعين اختبارها افوكادرو فرضية او قاعدة دقة اما
. واحد جو وضغط المئوي الصفر بدرجة الغاز من واحد مول يشغلهطبيعة على يعتمد ال الحجم فان بدقة ينطبق القانون كان فاذا
بالجدول . الموجودة المعلومات ولكن ذلك 4-2الغاز عكس تثبتتسيال االسهل الغازات تظهره انحراف اكبر بان الجدول يبين حيث
االثيل . وكلوريد االمونيا غازا وهماافوكادرو 4-2جدول فرضية او قانون اختيار
الجزيئي الغاز الوزنباللتر واحد مول حجم
دسم) وبدرجة( 3اووضغط المئوي الصفر
واحد جو
الهيدروجينالنتروجين
االوكسجينالكاربون أوكسيد ثاني
االمونيااالثيل كلوريد
2.01628.02032.00044.01017.030
50.490
22.42722.40522.39422.26422.84
21.879
وزيادة الحرارة درجة بنقصان يزداد السلوك عن االنحراف انبدرجة الغاز من واحد مول يشغله الذي الحجم وبقياس الضغطضرب حاصل قيمة تقدير ثم مختلفة وضغوط المئوي صفر
استقرائيا ) بالحجم الصفر( Extrapolationالضغط ضغط قيمة الىالصفر. بدرجة المثالي الغاز من واحد مول حجم بان وجد حيث
الى مساويا واحد جو وضغط لتر .22.414المئويالحرارة ودرجة اقل او واحد جو ضغط بحدود الضغط يكون عندما
عن االنحرافات تصبح الغاز تسيل حرارة درجة من تقترب ال . تحت جدا قليلة مئوية نسب الى مساوية المثالي الغاز قوانينذات والمعادالت الحالة معادله استخدام يمكن الظروف هذا
ويعول ) الشأن بهذا الحسابات بعض لعمل تقريبية بصورة العالقةpv=RT )ودرجات أوطأ ضغوط عند الخصوص بهذا النتائج على
اعلى . حراريةفي واضحا حيودا تعاني انها سنرى التي العوامل بعض سنناقش
الحقيقية . الغازاتاالنضغاطية -1 Compressibility factorمعامل
االتية المعادلة حسب االنضغاطية معامل يعرفZ=PV/ nRT 2-49
الى مساويا العامل هذا الحيود 1ويكون وان المثالية الغازات فيالمثالي . التصرف عن لالنحراف المقياس هو الرقم هذا عن
. والضغط الحرارة درجة تحدده المثالية الخواص عن الحيود انالشكل الجوي 13-2ويوضح والضغط االنضغاطية بين ما العالقة
قيمة ) عن حيودا هنالك بان ويالحظ الغازات من (1لمجموعة
الخطوط تمثل حيث باتجاهين الحيود هذا وان االنضغاطية لمعاملتمثل بينما المثالي الغاز يعطيها التي القيمة عن الحيود العليا
ذلك . عن السلبي الحيود السفلى الخطوطهي الجزيئات بين ما التنافر قوة بان يعني اإليجابي الحيود ان
بين ما تجاذبا هنالك بان يعني السلبي الحيود ان حين في الغاليةالغاز . جزيئات
من 13-2شكل لمجموعة بالضغط االنضغاطية معامل عالقةالمئوي الصفر حرارة درجة في الغازات
الحرجة -2 Critical pointالدرجة
تنخفض ان وبدون الضغط زيادة عند الغازات تسيل ان يمكنالشكل في الموضح المخطط الحرارة تسيل 14-2درجة يبين
ازداد كلما الغاز حجم يقل حيث ثابتة حرارية درجة عند الغاز. السائلة حالة الى الغاز من جزء او كل يتحول حتى الضغط
وبثبوت 15-2الشكل وحجمه الغاز ضغط بين ما العالقة يبين. الغازات لتسيل الحراري التماثل مخطط ويسمى الحرارة درجة
ثابت 14-2الشكل حرارية درجة عند الغاز تسييل
الغازات 15-2شكل لتسيل الحراري التماثل مخطط
. درجة وتخفيض الضغط زيادة عند الغازات تسيل كذلك يمكنالكاربون أوكسيد ثاني مثل الغازات بعض تسييل ويمكن الحرارة
درجة وصول عند ولكن الضغط زيادة عند الغرفة حرارة درجة فيالى الضغط 304.16الحرارة كان مهما الغاز تسيل يمكن ال كلفن
. عليه المسلطالحرجة ) الحرارة بدرجة الدرجة هذه (Critical temperatureتسمى
يمكن ال التي الحرارية الدرجة بانها الحرجة الحرارة درجة تعرفعلى المسلط الضغط كان مهما سائل الى البخار تحويل فوقها
( عند صلب الى يتحول ان يمكن األحيان بعض في الغاز ذلك ) الشكل سائل الى يتحول ال ولكن كاف ضغط 16-2استخدام
مختلفة . حرارية درجات عند الماء على تحتوي اختبار انبوية يوضححرارتها درجة تكون التي االنبوبة ان الشكل من م374ويتضح
وانما الماء سائل يوجد ال الحرجة الحرارية الدرجة من اعلى وهي. فقط الماء بخار يوجد
مختلفة 16-2شكل حرارية درجات عند الماء من نماذجالمواد 5-2الجدول لبعض الحرجة الحرارية الدرجة يبين
الحرارة المادة درجة(°Cالحرجة )
NH3132O2119-
CO231.2H2O374
الحرج الضغط للمادة(( Critical Pressureان البخاري الضغط يمثل . الجدول الحرارية الدرجة لبعض 6-2عند الحرج الضغط يتبين
الحرجة . الحرارية الدرجة عند المعرفة الموادالحرج المادة الضغط
atm))
NH3111.5
O249.7
CO273.0
H2o217.7
معينة لمادة الثرموديناميكية العالقات تعبرعن التي االشكال فيالحرجة النقطة مصطلح Criticalيستخدم point النقطة وتعرف
الحرارية الدرجة عند المادة فيها يكون التي النقطة بانها الحرجةالحرج . والضغط
الحرج الموالي مول Critical molar volumeالحجم حجم يساوي الالحرج . والضغط الحرجة الحرارية الدرجة عند المادة من واحد
الشكل (17-2يوضح ( الحرارة درجة ثبوت الحراري التماثلانقالب نقطة هي الحرجة النقطة بان يالحظ حقيقي غاز لنموذجالحرارة درجة بثبوت الحجم الى الضغط تغير معادله فان وعليه
االتي :- الشكل على تكون
(∂ p¿¿∂v )T=02−50¿
(∂ p2¿¿∂v2)T=02−51¿
حقيقي ) 17-2شكل غاز لنموذج الحراري (CO2التماثل
للغازات 2-13 العام القانون عن قوى الشذوذ وتأثيروالتنافر التجاذب
Deviation from the general law gases and the effect of attractive and repulsive forces
الى استنادا الحركية النظرية من المثالي الغاز قوانين اشتقتمهمتين نقطتين
الحجم مع بالمقارنة الجزيئات حجم اهمال والثانية . األولى الكليالبعمض عدم بعضها مع الجزيئات ال تجاذب النقطتين كلتا والن
عن انحرافا تظهر لذا الحقيقية الغازات على تطبيقهما يمكن . زيادة بواسطة الغاز الحجم اختزال وباإلمكان المثالي السلوك . ففي النهاية في يتصلب ثم تسليم يتم حتى والتبريد الضغط
في أخرى محاوله ألية ملحوظة مقاومة هنالك الصلبة الحالةتقديره. يمكن حجم لها الغاز جزيئات ان الواضح ومن االنضغاط
لجزيئات المحتل الحجم درجة بنفس يكون ان المحتمل ومن. الصلبة الحالة في معينة
الغازات تسيل فان البعض بعضها تجذب ال الغاز جزيئات كانت اذاالى يتحول ان غاز ألي يمكن الحقيقة في ولكن مستحال يصبح
العالية . والضغوط الواطئة الحرارة درجات باستخدام سائلوالتي التماسك او تالصق هي للسائل الجوهرية الخواص احدى ان
. الجزيئي التجاذب ظاهرة وان الجزيئات بين التجاذب الى تعزي . دليل وهنالك السائل في الحال هو كما الغاز في جليه واضحه
وتومسون جول العالمان عليه حصل التجاذب وجود على مباشرأنبوب 1852سنه خالل ثابت بضغط الغاز من تيارا امرر عندما م
( مسامي سداد على porousيحتوى plug )من او الحرير منبصورة . السداد من المنبثق الغاز بان لوحظ ان اذ الماص القطن
لألنبوب . الداخل الغاز من ابرد يكون عامةوثومسون جول بتأثير المعروفة الحرارة درجة تغير joule andان
Thomson effect الطاقة ثم ومن السرعة بنقصان السبب وهوللتغلب تفقد ان يجب الطاقة الن هذا ويحصل للجزيئات الحركية
عبر مروره خالل الغاز يتمدد عندما الجزيئية التجاذب قوى على . بعضها مع الجزيئات تجاذب عن وفضال وهذا المسامي السدادواضح وهذا الجزيئات بين تنافر قوى هنالك تكون ان يجب البعض
المسافة بوجود القطر هذا ويمثل معرف تصادم قطر وجود منحركه اتجاه ينعكس بحيث كبيرة التنافر قوى تصبح بها التيبعضها. عن بعيدا تتجه ثم البعض بعضها نحو من أي الجزيئات
بين. البعد زيادة عند جدا عالية بسرعه التنافر قوى تنخفض البعضلهذا ونتيجة التجاذب قوى انخفاض من بكثير واسرع الجزيئات
مسافة بينهما المسافة تكون عندما جزيئين بين تجاذب يتكونالبعض . بعضها من جدا قريتين تكونات عندما وتنافر معينة
يكون 18-2الشكل عندما صفر تساوي التنافر قوى ان يوضحالى مساويا االنضغاطية ) 1معامل تم كما المثالي الغاز حالة
) ازياد مع االنضغاطية معامل قيمة ارتفاع ان سابقا توضيحهمن اكثر الى على 1الضغط الهيدروجين غاز تصرف لبعض
ان حيث الميثان غاز مثل أخرى غارات هنالك ذلك من العكسمن اقل يكون االنضغاطية ولحد 1معامل الضغط زيادة عند
نالحظ . . 150 البعض بعضها الى تنجذب جزيئاتها بان يعني وهذا جومختلفة ضغوط عند ولكن الخاصيتين يمتلك النتروجين غاز ان
زيادة تم كلما البعض بعضها مع النتروجين جزيئات تنجذب حيث
ولغاية . 140الضغط مع تتقاطع ان بعد بالتنافر تبدأ وبعدها جوضغط عند المثالي الغاز .140خط جو
Pالضغط
قوى 18-2الشكل على االنضغاطية معامل قيمة تأثيروالتنافر التجاذب
مخطط ) ( بدالله عادة الذرات او الجزيئات بين القوى تتمثل ( الشكل ) الكامنة الطاقة بيانيا ( 19-2الطاقة رسما يمثل الذي
للمسافة كدالة الغاز من لجزيئتين المشتركة كامنة الطاقة بينبينهما
الغاز 19-2شكل من لجزيئتين الكامنة الطاقة مخطط
الشكل في العلوي المنحنى , 19-2يمثل ولكي التنافر منحنى( شغل يبذل ان يجب البعض بعضهما من قريبا الجزيئتان تجذب
work ) للنظام الكامنة الطاقة تزداد ولذلك التنافر لقوة مضاداسريعة زيادة هناك ان مبينا بحده المنحنى يرتفع معينة مسافة عند . فمبين الكامنة الطاقة على التجاذب تأثير اما التنافر بطاقةالكامنة الطاقة تزداد التجاذب قوة ازياد فبسبب المنقط بالمنحى
. – البعض– بعضهما من الجزيئتان اقتربت كلما بالسالب ولكناقل يكون التجاذب قوى زيادة ان المنحنيات شكل من وتبينقوى زيادة من البعض بعضهما الجزيئات اقتراب مع سرعة
موضحه. للجزيئات النهائية المشتركة الكامنة الطاقة التنافرالشكل في منقط غير التنافر 19-2بالمنحنى قوى مجموع وتمثل
جزيئات. من المنحنى لهذال الكمية التفصيالت تتغير والتجاذبوبصورة متساوية للمنحنى العام الشكل او الهيئة ولكن أخرى الى
عامة .سالبة الكامنة الطاقة قيمة تكون نسبيا الكبيرة المسافات وعند
التجاذب قوى البداية في تزداد السائد هو التجاذب تأثير يصبح لذاعند ثم ومن البعض بعضهما من الجزئيين اقتراب عند النهائيةتأثير يصبح المنحنى في ما اقل من أقرب بينية جزيئية المسافات
نقصان مع بالنقصان النهائية التجاذب طاقة وتبدأ واضحا التنافر
. موجبة قيمتها وتصبح بسرعه النهائية في الجزيئين بين المسافة. المهيمنة هي تكون التنافر قوى ان معناه وهذا
الكامنة الطاقة تصبح بحث الجزيئين بين المسافة تصل عندما . هذه تدعى عندئذ والتجاذب التنافر قوى تتوازن صفر الى مساوية
التصادم ) بقطر ( .collision diameterالمسافة
القوة 2-14 Viral coefficients معامالت
أوكسيد 17-2الشكل لثاني التجريبي الحراري التماثل يوضحالحرارة درجات وفي الكبيرة الموالية الحجوم عند الكاربون
الحراري ) التماثل فان او( ) isothermalالعالية الحقيقي للغازللغاز ( الحراري التماثل عن كثيرا يختلف ال التحارر خط يسمى
المثالي . األول الحد وهو المثالي الغاز ان الى تشير الصغيرة االختالف ان
للمعادلة : الرياضي التعبير شكل منPvm=RT(1+ B p+ c p2+ …………..) 2-52
في استخدامها يتم ما كثيرا المبسطة التعابير هذه مثل انحيث الرياضية الحسابات في التعقيد لتجنب الفيزيائية الكيمياء
معادلة ومنها األخرى الحدود واهمال فقط األول الحد اخذ يتمالمعادلة من فقط يؤخذ حيث المثالي األول 52-2الغاز الحد
األخرى Pvm=RTلتصبح الحدود لكل اهمال معهي : استخداما األكثر الصيغة ان
PV M=RT (1+ BVM
+CV 2
M
++…….)2−53
بالمعادلتين الرياضين التعبيرين من 2-53و 2-52ان صيغتين هماللقوة الحالة كلمة(( ) Viral Equation stateمعادلة كلمة Viralان
المعامالن ( القوة تعني درجة C.Bالتينية على يعتمدان واللذانالقوة معامل بان علما والثالثة الثانية القوة معامالن هما الحرارة
معامل . من أهمية اقل الثالث القوة معامل ان واحد يساوي األولان حيث الثاني القوة
C /V M2 ≪B/V M2−54
مثل ) األخرى القوة معامالت الى بالنسبة الخ...... (F.E.Dوهكذاالغازات 7-2الجدول من لمجموعة للقوة الثاني المعامل قيم يبين
مختلفتين : حراريتين بدرجتين المعروفةالغازات 2-7جدول لبعض لقوة المعامل قيم
الحرارة الغاز درجة273K600K
Ar21.7-11.9Co2149.7-12.4-N210.5-21.7
X e19.6-153.7-
بالرغم انه وهي مهمة نقطة لتوضيح القوة معادلة استخدام يمكنمعادله مع تتطابق ان يمكن الحقيقي للغاز الحالة معادله ان من
الصفر ) من الضغط قيمة تقترب عندما المثالي فانه( p→0الغازمن الحقيقي الغاز خواص جميع تقترب ان الضروري من ليس
الشروط نفس عند المثالي الغاز سبيل( ¿p→0خواص علىقيمة ان dzالمثالي
dp االنضغاطية معامل نرسم عندما الميل هيقيمة ) الن المثالي للغاز بالنسبة صفر يساوي فانه الضغط مقابل
Z 1تساوي ) فأنها الحقيقي الغاز ولكن الضغوط جميع عندتساوي :
dzdp
=B+2 PC+…… .. 2−55
فان وبالتاليdzdp
=B (p→0 )2−56
قيمة المعادلة Bان صفر 56-2في تساوي ان الضروري من ليس . خواص جميع الن صفرا تساوي ال قد الميل القيمة فان ثم ومن
الغازات خواص فان االشتقاقات هذه مثل على تعتمد الغازاتالضغوط عند المثالية الغازات خواص مع تطابق ى الحقيقية
مع. المثالي الغاز خواص فيها تتطابق التي الدرجه وهذه الواطئةبويل حرارة درجة تسمى :TBالحقيقي يلي كما وهي
الشكل نتفحص القوة 20-2عندما معامالت اعتماد بسبب انه نرىتكون حرارة درجة هنالك تكون ان فيجب الحرارة درجة على
القيمoة )Zقيمoة من عنoد ( Z→1تقoترب صoفر مقoداره وبميoلتتطابق عندها والتي هذه الحرارة درجة ان الواطئة الضغوطالضغوط فيه تقترب عندما المثالي الغاز مع الحقيقي الغاز خواص
الصoفر بويoل( ) p→0من حoرارة درجoة (Boyle temperatureتسoمىTB
ثبوت 20-2شكل عند الغاز ضغط مع االنضغاطية معامل تغيرمختلفة حرارية درجاتقيم فان أعاله في ذكر ما على المعادلة Bبناءا تساوي 53-2في
المعادلة لتصبح المعادلة PVM=RTصفر في وبذلك 56-2وكذلكقيمة dzفان
dp . الجدول أيضا صفرا قيم 8-2ستساوي TBيوضح
المعروفة الغازات .لبعض
Pc/atmVc/Cm3 mol-1TC/KZCTB/KالغازAr48.075.3150.70.272411.5
Co272.994.0304.20.274714.8He2.2656.85.20.30522.64O250.1478.0154.80.308405.9
Condensation التكثيف 2-15
النقطة في الغاز بضغط قمنا الشكل Aاذا درجة 15-2من بثبوتوبصورة خاضا الغاز ضغط سيرتفع الغاز بكبس وذلك الحرارة
عن كبيرة بصورة الغاز تصرف سيحيد بويل قانون الى تقريبيةالة الغاز تقليص يتم عندما النقطة Bالقانون يكون Cعند حيث
الغاز الشكل ) CO2ضغط في الغاز 60حوالي ( 15-2كما يشذ جواألسفل الى المكبس ينزل حيث المثالي الغاز خواص عن كليا
. االفقي بالخط الحالة هذه تمثل بالضغط زيادة حيث CDEبدون . عند ثابتا الضغط بقاء مع بالحجم كبيرا اختزاال هنالك نالحظ
من الحجم المتكونة Eالى Dالى Cاختزال السائل كمية فانقد الغاز ان حيث للمكبس مقاومة اية تبقى لن وسوف ستزداد
التكثيف . لعملية استجابالخط عند الضغط حالة CDEان في والبخار السائل يكون حيث
( البخاري بالضغط يسمى النقطة( Vapor pressureاتزان Eعندسيكون المكبس موقع وان سائل الى كليا تحول قد الغاز يكون
النقطة . بعد بالحجم اختزال أي بان يعني وهذ السائل سطح فوقE ان الشكل من نالحظ حيث جدا عاليا ضغط منا سيتطلب
من للحجم البسيط .Fالى Eاالختزال جدا عاليا ضغطا يتطلبالسوائل . انضغاط صعوبة يفسر ما وهذا
درفالز 2-16 فان The van der waal s Equationمعادلة
درفالز ) فان وايدك جوهانز األلماني الفيزيائي -1837الحظلكي ( 1923 المثالي الغاز معادلة على متغيرين ادخال ضرورة م
حقيقيا ) ( الغاز يصبح لكي الغازات تسيل حالة تفسر ان نستطيع
Pالضغط
التجاذب 21-2شكل وقوى الدقائق تأثير
قيمة ) القيمة هذه لن عمليا PVوجدRT ) لبعض واحد من اقل تكون
بين . التجاذب بسبب الحالة فسرت العالية الضغوط عند الغازاتعند واحد من اكبر تكون القيمة بان وجد حين في الغاز دقائق
دقائق حجم بسبب الحالة هذه فسرت وقد أخرى لغازات الضغوط. الغاز الغاز دقائق بين التجاذب قوى االعتبار بنظر تأخذ عندما
( فرضيات حسب اهمالها تم الغاز من دقيقة كل الحجم وكذلك ) اجراء الضروري من بانه نرى للغازات الحركية النظرية
المثالي . . الغاز معادلة ويمكن درفالز فان وجدها التي الصحيحاتالحقيقي الغاز معادلة الى نصل Real gas equationلكي
الضغط -1 correction of pressure تصحيح
قوى أي وجود عدم للغازات الحركية النظرية فرضيات احدى بينت . انه حيث دقيق غير االفتراض هذه ان الغاز دقائق بين تجاذب
الدقائق هذه بين الرابطة القوى ان من intermolecularبالرغمالبينية القوى مع بالمقارنة جدا لهذه intermolecularصغر
) ( عند وفعالة مؤثرة ولكنها قوى هي أيضا التنافر قوى الدقائق . الضغط من جزءا ان يعني القوى هذه وجود ان الغازات تسيل
الالزم الضغط وهو االعتبار بنظر يأخذ لم المثالي للغاز المحسوب . تصحيحا نجري ان يجب وعليه القوى هذه علة التغلب لغرض
الملحوظ الضغط الى معين حد بإضافة وذلك observedللضغطpressure بين التجاذب قوى على التغلب قوة يساوي الحد وهذا
ان حيث الجزيئاتقوى = + على التغلب قيمة الملحوظ الضغط المثالي الغاز ضغط
الدقائق . بين التجاذبp=pobs+
an2
v22−57
االس مع عكسيا تناسبا تتناسب الدقائق بين التجاذب قوى ان ( غير للجزيئات بالنسبة الجزيئات بين الفصل لمسافات السابعكثافه ( . ان الغاو جزيئات كثافه مربع مع طرديا وتتناسب القطبية
الغاز ) كمية مع طرديا تتناسب الغاز( nالغاز حجم مع .vوعكسيا
مع يتناسب الكثافة مربع n2ان
v2 اضافه درفالز فان اقترح وعليه
an2الحد
v2 . وبذلك الالزم التصحيح ألجراء المثالي الغاز ضغط الى
المعادلة في كما الحقيقي الغاز ضغط .57-2يكون
الحجم -2 volume correctionتصحيح
الغاز الدقائق حجم اهمال للغازات الحركية النظرية افترضت . ان من بالرغم الفراغ في حجم أي تشغل ال بانها افترضت حيث
مقارنتها عند جدا صغيرة وهي الصغر في متناهية الغاز دقائقاطالقا . صفرا تساوي ال بالحقيق حجمها ولكن للغاز الكلي بالحجم
كان ضمن vاذا الغاز يتحرك فيه الذي المثالي الغاز حجم يمثلالملحوظ الغاو حجم فان يمثل observed pressureالوعاء والذي
المشارك الحجم ويسمى معين بحد يختزل ان يجب الوعاء حجمcovolume ( بالحرف له اضعاف bيساوي( bويرمز اربعه تقريبا
كمية مع طرديا تتناسب وقيمته الغاز قبل من المشغول الحجماالتي( :-nالغاز ) الشكل سيكون الصحيح فان وعليه
v=v obs−nb2−58
المستثنى الحجم كذلك الذي excluded volumeيسمى الحجم وهو . والشكل ضمنه التحرك الجزيئات تستطيع معنى 22-2ال يوضح
الشكل ستأخذ الحقيقي درفالز فان معادلة فان وبذلك الحجم هذااالتي :-
( p+ an2
v2 ) (v−nb )=nRT 2−59
ستكون الغاز من واحد ولمول
( p+ avm2 )(vm−b )=RT 2−60
المستثنى 22-2شكل والحجم الجزيئة حجم
ستكون الضغط قيمة وان
( p= RTvm−b ) (a)vm
2 =2−61
ان الجدول bو aحيث ويوضح ثابتان لهذين 9-2هما مختلفة قيماهي لهما المذكورة القيم بان علما معروفة مختلفة لغازات الثابتين
تجريبية . قيمالغازات 9-2جدول لبعض درفالز فان ثوابت قيم
درفالز 2-17 فان لمعادلة األساسية الخصائصThe principals feature of van der wall s Equation
التماسك قوى توازن عند سوية تتواجد والسوائل الغازاتوالضغط الحرارة درجة على تعتمد ال درفالز فان ثوابت والتشتت
2لتر( a) الغاز
(-6دسم) جول ضغط2-مول
(b ( )دسم لتر1-مول(- 3
0.24440.02661الهيدروجين0.21070.01709النيون0.034120.02370الهليوم1.34500.03219االركون2.3180.03978الكربون4.1940.05105الزيتون1.3600.03183الزيتون1.3600.03913االوكسجين1.3900.03913النتروجين6.4930.05622الكلور
أوكسيد اولالكاربون
1.4900.0400أوكسيد ثاني
الكاربون3.5920.04267
2.2530.04278الميثان كلوريد
الهيدروجين3.800.04100
4.1700.03707االمونيا4.4710.05714االثيلين4.4000.0510االستلين5.4890.06380االيثان5.4640.03049الماء
أوكسيد ثانيالكبريت
6.7000.05600180000.1154البنزين
الثابت . ان الغازات من غاز لكل خاصه قيمة بتصحيح aولها خاصالثابت . اما الغاز دقائق بين التجاذب قيمة ويمثل فهو bالضغط
يأتي :- وكما الغاز جزيئة بحجم ارتباط وله الحجم بتصحيح خاص
p=pobs+an2
v2
v=v obs−nb
الحرجة الثوابت بين ما عالقة وثوابت critical constantsهنالكدرفالز . فان معادله
التماثل فان الحرجة درجة من اقل الحرارة درجة تكون عندمامارا قيمة وأوطأ قيمة اعلى بين ما يتأرجح المحسوب الحراريالحرجة الثوابت نجد ان بإمكاننا بانه ذلك من نستنتج الصفر بقيمة
تكون حيث صفر تساوي ونجعلها المشتقات T=TCبحساب
dpdvm
=−RT¿¿¿
d2 pd v2m
=−2 RT❑
¿¿
حساب بإمكاننا أعاله الثوابت zcومن
zc=3 pcvc
8 RTC
❑❑ 2−63
درجة مع الحرجه للثوابت الرياضيه العالقات ادناه وفيبويل :حرارة
الحقيقي للغاز الداخلي Internal pressure of real الضغطgases (IP)
من والناتج الداخلي بالضغط مايعرف بوجود الحقيقي الغاز يتميز: نفسها الغاز جزيئات بين تجاذبات وجود