القانون العام للغازات |

يتم عرض قوانين الغازات بويل و شارل و جاي لوساك و أفوجادرو للوصول منها لصيغة عامة تجمع هذه القوانين و الحصول على القانون العام للغازات. و يتم أيضا توضيح ماهو الثابت العام للغازات.

لتحديد خصائص كمية من الغاز يجب تحديد حجمها V ودرجة الحرارةالكلفينية (على مقياس كلفن) T والضغط P و عدد مولاتها n (عدد الجزيئات N). تم إجراء تجارب لتحديد العلاقات بين هذه الكميات للحالة الغازية. تحديد قد تم تغيير متغير حالة واحد و النظر لأخر ماذا يحدث له عند ثبات باقي العوامل. مثل دراسة العلاقة بين الضغط P و الحجم V عند ثبوت باقي العوامل كما فعل بويل. و تم الحصول على قوانين كثيرة يراد تجميعها في قانون واحد و هو الذي يربط بين كل هذه المتغيرات و يسمى القانون العام للغازات. و القوانين هي

قانون بويل للغازات

عند ثبوت كمية الغاز ودرجة الحرارة ، فإن الضغط والحجم يتناسبان عكسيا.
PV = const أو $P_1 V_1 = P_2 V_2$

قانون شارل للغازات

عند ثبوت كمية الغاز والضغط فإن الحجم يتناسب مع درجة الحرارة تناسبا طرديا.
V/T = const أو $\frac{V_1}{V_2} =\frac{T_1}{T_2}$

قانون جاي لوساك للغازات

عند ثبوت كمية الغاز والحجم فإن الضغط يتناسب مع درجة الحرارة تناسبا طرديا.
P/T = const أو $\frac{P_1}{P_2} = \frac{T_1}{T_2}$

قانون أفوجادرو للغازات

عند ثبات الحجم ودرجة الحرارة يتناسب الضغط مع كمية الغاز (عدد المولات) تناسبا طرديا.
V/n = const أو $\frac{V_1}{V_2} = \frac{n_1}{n_2}$

ملحوظة هامة :هذه التجارب تم إجرائها على الغازات الحقيقية و لكن في ظروف مثالية من درجة حرارة عالية وضغط منخفض نسبيا لذلك سميت القوانين بقوانين الغاز المثالي. و هي أيضا توافق قوانين النظرية الحركية للغازات التي بنيت على فرضية الغاز المثالي.

الجمع بين هذه التجارب و القوانين يعطي قانون الغاز المثالي ، معادلة واحدة تربط جميع المتغيرات الأربعة:

PV /nT = const

الثابت هو الكمية R هي الثابت العام للغازات. قيمته التي تم تحديدها تجريبياً هي (R = 8.315 J/(mol.K. أو تكتب كالأتي

PV =nRT

وعند ثبات كمية الغاز فإنه يمكن كتابة القانون كالأتي

PV/T = const

$\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}$

ثابت الغاز المثالي

الثابت R لا يتوقف على نوع الغاز.
ثابت من الثوابت الكونية و يساوي (R = 8.315 J/(mol.K.
المعادلة صالحة للغاز المثالي فقط. أما في حالة الغازات الحقيقية تطبق تعديلات لهذا القانون.
و يرتبط هذا الثابت بثابت بولتزمان K بالعلاقة الأتية $k = \frac{R}{N_A}$ حيث NA عدد أفوجادرو.