تجربة - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 قوانين الغازات

المفاهيم الأساسية

الصفر المطلق: درجة الحرارة التي يصبح عندها حجم الغاز المثالي صفراً (-273°C)، وهي الصفر في مقياس كلفن.

قانون شارلز: عند ثبوت الضغط، يتناسب حجم كمية معينة من غاز طردياً مع درجة حرارته المطلقة (V/T = ثابت).

القانون العام للغازات: يربط بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة لكمية معينة من غاز مثالي (P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ = ثابت).

قانون الغاز المثالي: يربط بين خواص الغاز (P, V, T) وعدد جزيئاته (N)، حيث الثابت في القانون العام يتناسب طردياً مع N.

الرسم التوضيحي

```mermaid

```mermaid

mindmap

root((قوانين الغازات))

```

قانون شارلز

: V/T = ثابت

: عند ثبوت الضغط

القانون العام للغازات

: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

: حالة خاصة

: قانون بويل (T ثابت)

: قانون شارلز (P ثابت)

قانون الغاز المثالي

: PV/T = kN

: الثابت k (بولتزمان)

```

نقاط مهمة للحفظ

• قانون شارلز يصف العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة عند ضغط ثابت.
• القانون العام للغازات هو دمج لقانوني بويل وشارلز.
• من القانون العام يمكن استنتاج قانون بويل (عند ثبوت T) وقانون شارلز (عند ثبوت P).
• الثابت في معادلة القانون العام للغازات يعتمد على عدد جزيئات الغاز (N).

---

> 📝 ملاحظة: هذه الصفحة تحتوي على 4 أسئلة مرقمة - راجع تبويب الواجبات للإجابات الكاملة.

هناك حدود دنيا لانخفاض درجات الحرارة، لكنه لم يستطع تبريد الغاز إلى درجات حرارة منخفضة جداً كما يحصل في المختبرات الحديثة الآن، ولذلك قام بمد المنحنى البياني لبياناته عند درجات الحرارة المنخفضة تلك، فتبين له من ذلك أنه إذا انخفضت درجة الحرارة إلى C° 273- فإن حجم الغاز يصبح صفراً. وسميت درجة الحرارة التي يصبح عندها حجم الغاز يساوي صفراً بالصفر المطلق، والتي تمثل الآن الصفر بمقياس كلفن الحراري. تشير التجارب إلى أنه عند ثبوت الضغط فإن حجم عينة الغاز يتغير طردياً مع درجة حرارته، وتسمى هذه النتيجة بقانون شارلز، ويمكن صياغة قانون شارلز على النحو الآتي: V₁/T₁ = V₂/T₂ أو V/T = ثابت

تجربة ما مقدار الضغط الذي تؤثر به عندما تقف على إحدى رجليك؟ اطلب إلى زميلك رسم مخطط لقدمك. ثم استخدم ذلك المخطط لتقدير مساحة قدمك.

التحليل والاستنتاج

4. كيف يؤثر الحذاء ذو الكعب العالي الرفيع في قيمة الضغط الذي يؤثر به شخص في الأرض؟

إن دمج كل من قانوني بويل وشارلز يربط بين الضغط، والحرارة، والحجم لكمية معينة من الغاز المثالي، والتي تقود إلى معادلة تسمى القانون العام للغازات.

القانون العام للغازات P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ = ثابت

لكمية معينة من الغاز المثالي، يكون حاصل ضرب ضغط الغاز في حجمه مقسوماً على درجة حرارته بوحدة الكلفن يساوي قيمة ثابتة.

وكما يتضح من الشكل ٤-١، فإن القانون العام للغازات يختزل لقانون بويل عند ثبات درجة الحرارة، ويختزل أيضاً لقانون شارلز عند ثبات الضغط.

قانون الغاز المثالي

القانون العام للغازات تستطيع استخدام نظرية الحركة الجزيئية لتكتشف كيف أن الثابت في القانون العام للغازات يعتمد على عدد الجزيئات N. افترض أن حجم الغاز المثالي ودرجة حرارته ثابتان، فإذا ازداد عدد الجزيئات فسوف يزداد عدد التصادمات التي تؤثر بها الجزيئات في الإناء؛ لذا يزداد الضغط، وفي المقابل تقلل إزالة بعض الجزيئات من عدد

الشكل ٤-١ تستطيع أن تستخدم القانون العام للغازات لاشتقاق كل من قانوني بويل وشارلز، فماذا يحدث إذا حافظت على الحجم ثابتاً؟

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

16

هناك حدود دنيا لانخفاض درجات الحرارة، لكنه لم يستطع تبريد الغاز إلى درجات حرارة منخفضة جداً كما يحصل في المختبرات الحديثة الآن، ولذلك قام بمد المنحنى البياني لبياناته عند درجات الحرارة المنخفضة تلك، فتبين له من ذلك أنه إذا انخفضت درجة الحرارة إلى C° 273- فإن حجم الغاز يصبح صفراً. وسميت درجة الحرارة التي يصبح عندها حجم الغاز يساوي صفراً بالصفر المطلق، والتي تمثل الآن الصفر بمقياس كلفن الحراري. تشير التجارب إلى أنه عند ثبوت الضغط فإن حجم عينة الغاز يتغير طردياً مع درجة حرارته، وتسمى هذه النتيجة بقانون شارلز، ويمكن صياغة قانون شارلز على النحو الآتي: V₁/T₁ = V₂/T₂ أو V/T = ثابت --- SECTION: تجربة --- تجربة ما مقدار الضغط الذي تؤثر به عندما تقف على إحدى رجليك؟ اطلب إلى زميلك رسم مخطط لقدمك. ثم استخدم ذلك المخطط لتقدير مساحة قدمك. 1. حدد وزنك بوحدة النيوتن ومساحة مخطط قدمك بوحدة cm2. 2. احسب مقدار الضغط. 3. قارن بين الضغط الذي تؤثر به أنت في الأرض، والضغط الذي تؤثر به أجسام مختلفة. فمثلاً تستطيع أن تزن كتلة طوبة بناء، ثم تحسب الضغط الذي تؤثر به عندما تستقر على أوجه مختلفة. --- SECTION: التحليل والاستنتاج --- التحليل والاستنتاج --- SECTION: 4 --- 4. كيف يؤثر الحذاء ذو الكعب العالي الرفيع في قيمة الضغط الذي يؤثر به شخص في الأرض؟ إن دمج كل من قانوني بويل وشارلز يربط بين الضغط، والحرارة، والحجم لكمية معينة من الغاز المثالي، والتي تقود إلى معادلة تسمى القانون العام للغازات. --- SECTION: القانون العام للغازات --- القانون العام للغازات P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ = ثابت لكمية معينة من الغاز المثالي، يكون حاصل ضرب ضغط الغاز في حجمه مقسوماً على درجة حرارته بوحدة الكلفن يساوي قيمة ثابتة. وكما يتضح من الشكل ٤-١، فإن القانون العام للغازات يختزل لقانون بويل عند ثبات درجة الحرارة، ويختزل أيضاً لقانون شارلز عند ثبات الضغط. --- SECTION: قانون الغاز المثالي --- قانون الغاز المثالي القانون العام للغازات تستطيع استخدام نظرية الحركة الجزيئية لتكتشف كيف أن الثابت في القانون العام للغازات يعتمد على عدد الجزيئات N. افترض أن حجم الغاز المثالي ودرجة حرارته ثابتان، فإذا ازداد عدد الجزيئات فسوف يزداد عدد التصادمات التي تؤثر بها الجزيئات في الإناء؛ لذا يزداد الضغط، وفي المقابل تقلل إزالة بعض الجزيئات من عدد --- SECTION: الشكل ٤-١ سؤال --- الشكل ٤-١ تستطيع أن تستخدم القانون العام للغازات لاشتقاق كل من قانوني بويل وشارلز، فماذا يحدث إذا حافظت على الحجم ثابتاً؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 16 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: اشتقاق قانوني بويل وشارلز من القانون العام للغازات Description: A diagram illustrating how Boyle's Law and Charles's Law can be derived from the Combined Gas Law (القانون العام للغازات). It shows the main formula at the top, with two downward arrows leading to the specific laws under constant conditions. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: The diagram starts with the 'القانون العام للغازات' (Combined Gas Law) formula P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂. Two yellow curved arrows branch downwards from this central formula. The left arrow points to a box containing 'P₁V₁ = P₂V₂' labeled 'قانون بويل' (Boyle's Law), with the condition 'إذا كانت درجة الحرارة ثابتة' (If temperature is constant) written above the arrow. The right arrow points to a box containing 'V₁/T₁ = V₂/T₂' labeled 'قانون شارلز' (Charles's Law), with the condition 'إذا كان الضغط ثابتاً' (If pressure is constant) written above the arrow. Key Values: القانون العام للغازات: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂, قانون بويل: P₁V₁ = P₂V₂ (إذا كانت درجة الحرارة ثابتة), قانون شارلز: V₁/T₁ = V₂/T₂ (إذا كان الضغط ثابتاً) Context: This diagram visually explains the relationship between the Combined Gas Law and its special cases, Boyle's Law and Charles's Law, by showing which variable is held constant for each derivation. It is crucial for understanding the interconnections of gas laws.