حاسبة قانون الغاز المشترك

الفئة: فيزياء
- مايو 23, 2025
| |

تساعدك هذه الآلة الحاسبة على تطبيق قانون الغاز المشترك، الذي يربط بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة لكمية ثابتة من الغاز.

صيغة قانون الغاز المشترك هي: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂

الحالة الأولية (الحالة 1)

الحالة النهائية (الحالة 2)

L·atm/(mol·K)

حول قوانين الغاز

يربط قانون الغاز المشترك بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة للغاز عندما تبقى كمية الغاز ثابتة.

قانون الغاز المشترك:

يتم التعبير عن قانون الغاز المشترك كالتالي:

(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂

حيث:

  • P₁، V₁، T₁ تمثل الضغط والحجم ودرجة الحرارة الابتدائية
  • P₂، V₂، T₂ تمثل الضغط والحجم ودرجة الحرارة النهائية
  • يجب أن تكون درجة الحرارة في المقياس المطلق (كلفن)
قانون بويل (عملية إيزوثرمية):

عندما تكون درجة الحرارة ثابتة (T₁ = T₂)، يبسط قانون الغاز المشترك إلى قانون بويل:

P₁V₁ = P₂V₂

هذا يعني أن الضغط والحجم يتناسبان عكسيًا عند درجة حرارة ثابتة.

قانون شارل (عملية إيزوبارية):

عندما يكون الضغط ثابتًا (P₁ = P₂)، يبسط قانون الغاز المشترك إلى قانون شارل:

V₁/T₁ = V₂/T₂

هذا يعني أن الحجم ودرجة الحرارة المطلقة يتناسبان طرديًا عند ضغط ثابت.

قانون غاي-لوساك (عملية إيزوكورية):

عندما يكون الحجم ثابتًا (V₁ = V₂)، يبسط قانون الغاز المشترك إلى قانون غاي-لوساك:

P₁/T₁ = P₂/T₂

هذا يعني أن الضغط ودرجة الحرارة المطلقة يتناسبان طرديًا عند حجم ثابت.

ملاحظات هامة:
  • يجب دائمًا تحويل درجة الحرارة إلى مقياس درجة الحرارة المطلقة (كلفن) لحسابات قوانين الغاز.
  • يفترض قانون الغاز المشترك وجود غاز مثالي بحجم جزيئي ضئيل وبدون قوى بين جزيئية.
  • القانون هو الأكثر دقة عند الضغوط المنخفضة ودرجات الحرارة العالية عندما يتصرف الغاز بشكل أكثر مثالية.
  • تنطبق هذه العلاقات فقط عندما تبقى كمية الغاز (عدد المولات) ثابتة.
التطبيقات الشائعة:
  • توقعات الطقس والدراسات الجوية
  • الغوص (تغيرات الضغط تحت الماء)
  • البالونات الهوائية وأنظمة الهواء الأخرى
  • التبريد وتكييف الهواء
  • محركات الاحتراق الداخلي
  • العمليات الصناعية التي تشمل الغازات
  • التطبيقات الطبية مثل العلاج التنفسي
الوحدات والتحويلات:

وحدات الضغط الشائعة:

  • الضغط الجوي (atm)
  • الباسكال (Pa) أو الكيلوباسكال (kPa)
  • البار (bar)
  • المليمترات الزئبقية (mmHg) أو التور
  • الأرطال لكل بوصة مربعة (psi)

وحدات الحجم الشائعة:

  • اللترات (L)
  • المليلترات (mL)
  • السنتيمترات المكعبة (cm³)
  • الأمتار المكعبة (m³)

مقاييس درجة الحرارة:

  • كلفن (K): مقياس درجة الحرارة المطلق المستخدم في حسابات قوانين الغاز
  • سيلسيوس (°C): K = °C + 273.15
  • فهرنهايت (°F): K = (°F + 459.67) × 5/9

ما هو حاسبة قانون الغاز المشترك؟

تساعدك حاسبة قانون الغاز المشترك في حل معادلات قانون الغاز من خلال ربط الضغط والحجم ودرجة الحرارة. هذه الأداة مفيدة في تطبيقات الفيزياء والكيمياء والهندسة حيث يتم تحليل سلوك الغاز تحت ظروف مختلفة.

صيغة قانون الغاز المشترك:

\[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} \]

كيف تعمل الحاسبة؟

تتيح لك هذه الحاسبة حساب القيم المفقودة في معادلات قانون الغاز. من خلال اختيار نوع حساب محدد، يمكنك:

  • إيجاد الضغط النهائي أو الحجم أو درجة الحرارة.
  • التحقق مما إذا كانت التجربة تتبع قانون الغاز المشترك.
  • تطبيق قانون بويل (عملية متساوية الحرارة)، حيث تبقى درجة الحرارة ثابتة.
  • استخدام قانون شارل (عملية متساوية الضغط)، حيث يبقى الضغط ثابتًا.
  • تطبيق قانون جاي-لوساك (عملية متساوية الحجم)، حيث يبقى الحجم ثابتًا.

كيفية استخدام الحاسبة

اتبع هذه الخطوات لاستخدام حاسبة قانون الغاز المشترك:

  1. اختر نوع الحساب (إيجاد القيمة النهائية، التحقق من القانون، متساوي الحرارة، متساوي الضغط، أو متساوي الحجم).
  2. أدخل القيم المعروفة للضغط والحجم ودرجة الحرارة.
  3. اختر وحدة القياس لكل قيمة.
  4. انقر على زر "احسب" للحصول على النتيجة.
  5. راجع القيمة المحسوبة وتحويلات الوحدات البديلة.

لماذا تعتبر هذه الحاسبة مفيدة؟

يستخدم قانون الغاز المشترك على نطاق واسع في تطبيقات علمية وعملية متنوعة، بما في ذلك:

  • توقع أنماط الطقس من خلال تحليل تغييرات الضغط الجوي.
  • فهم كيفية سلوك الغاز في الغوص تحت الماء والبيئات عالية الارتفاع.
  • تحسين تخزين الغاز وعمليات الغاز الصناعية.
  • تصميم أنظمة التكييف والتبريد.
  • شرح كيفية ارتفاع وانخفاض المناطيد الهوائية.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما هي الوحدة التي يجب أن تكون فيها درجة الحرارة؟

يجب أن تكون درجة الحرارة دائمًا بالكلفن (K) عند استخدام قانون الغاز المشترك. إذا أدخلت قيمًا بالدرجة المئوية (°C) أو الفهرنهايت (°F)، ستقوم الحاسبة تلقائيًا بتحويلها إلى كلفن.

2. ماذا يحدث إذا أدخلت قيمة درجة حرارة صفر؟

تتطلب حسابات قانون الغاز أن تكون درجة الحرارة أكبر من الصفر المطلق (0 K). إذا أدخلت 0 K، فلن تعمل الحسابات.

3. هل يمكنني استخدام هذه الحاسبة لسلوك الغاز في الحياة الواقعية؟

نعم، ولكن تذكر أن قانون الغاز المشترك يفترض ظروف الغاز المثالي. قد تنحرف الغازات الحقيقية قليلاً بسبب التفاعلات الجزيئية، خاصة عند الضغوط العالية أو درجات الحرارة المنخفضة.

4. ماذا أفعل إذا لم أعرف أي قيمة يجب أن أحلها؟

تتيح لك الحاسبة اختيار قيمة مفقودة (الضغط أو الحجم أو درجة الحرارة). ببساطة اترك هذا الحقل فارغًا، وسيتم حسابه لك.

5. ما الفرق بين قوانين الغاز المختلفة؟

  • قانون بويل: ينطبق عندما تكون درجة الحرارة ثابتة، ويربط بين الضغط والحجم.
  • قانون شارل: ينطبق عندما يكون الضغط ثابتًا، ويربط بين الحجم ودرجة الحرارة.
  • قانون جاي-لوساك: ينطبق عندما يكون الحجم ثابتًا، ويربط بين الضغط ودرجة الحرارة.

الخاتمة

تبسط حاسبة قانون الغاز المشترك حسابات قانون الغاز، مما يسهل تحديد كيفية تفاعل الضغط والحجم ودرجة الحرارة في نظام الغاز. سواء كنت طالبًا أو باحثًا أو محترفًا، توفر لك هذه الأداة نتائج دقيقة لمجموعة واسعة من السيناريوهات المتعلقة بالغاز.