ماذا يحدث لجزيئات الغاز عندما يسخن الغاز وترتفع درجة حرارته؟
عندما يسخن الغاز، ترتفع درجة حرارته وتتغير خصائصه. فما الذي يحدث لجزيئات الغاز؟ وكيف ترتبط درجة الحرارة بحركة الجزيئات؟
{
|}
مقدمة
تتكون الغازات من جزيئات صغيرة جدًا تتحرك باستمرار في جميع الاتجاهات. وعندما ترتفع درجة حرارة الغاز، تزداد طاقة الحركة لجزيئاته.
ارتفاع درجة الحرارة وزيادة طاقة الحركة
عندما ترتفع درجة حرارة الغاز، تزداد طاقة الحركة للجزيئات. وهذا يعني أن الجزيئات تتحرك بسرعات أكبر وفي اتجاهات متعددة. وتؤدي زيادة طاقة الحركة إلى زيادة سرعة تصادم الجزيئات ببعضها البعض وبجدران الحاوية.
وتتناسب طاقة الحركة للجزيئات طرديًا مع درجة الحرارة. بمعنى أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت طاقة الحركة. والعكس صحيح أيضًا.
وعندما تزداد طاقة الحركة، تزداد أيضًا سرعة انتشار الجزيئات. وهذا يعني أن الجزيئات تنتشر عبر مساحة أكبر في فترة زمنية أقصر.
{
|}
زيادة حجم الغاز
عندما ترتفع درجة حرارة الغاز، يزداد حجمه. وهذا لأن الجزيئات تتحرك بسرعات أكبر وتتصادم ببعضها البعض وبجدران الحاوية بشكل متكرر. وتؤدي هذه التصادمات إلى إبعاد الجزيئات عن بعضها البعض، مما يؤدي إلى زيادة حجم الغاز.
{
|}
ويتناسب حجم الغاز طرديًا مع درجة الحرارة. بمعنى أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد حجم الغاز. والعكس صحيح أيضًا.
{
|}
وعندما يزداد حجم الغاز، تنخفض كثافته. وهذا لأن الكثافة تُعرّف على أنها كتلة الغاز لكل وحدة حجم. وعندما يزداد الحجم، تظل الكتلة كما هي، لذا تنخفض الكثافة.
زيادة الضغط
عندما ترتفع درجة حرارة الغاز، يزداد ضغطه. وهذا لأن الجزيئات تتحرك بسرعات أكبر وتتصادم ببعضها البعض وبجدران الحاوية بشكل متكرر. وتؤدي هذه التصادمات إلى زيادة قوة الجزيئات على جدران الحاوية، مما يؤدي إلى زيادة الضغط.
{
|}
ويتناسب ضغط الغاز طرديًا مع درجة الحرارة. بمعنى أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد ضغط الغاز. والعكس صحيح أيضًا.
وعندما يزداد ضغط الغاز، تزداد قوته. وهذا لأن القوة تُعرّف على أنها الضغط مضروبًا في المساحة. وعندما يزداد الضغط، تظل المساحة كما هي، لذا تزداد القوة.
تغير حالة الغاز
عندما ترتفع درجة حرارة الغاز بدرجة كافية، يمكن أن يتغير إلى حالة سائلة أو صلبة. وهذا لأن ارتفاع درجة الحرارة يزيد من طاقة الحركة للجزيئات، مما يؤدي إلى تصادمها بشكل متكرر وبسرعات أكبر. وتؤدي هذه التصادمات إلى إبطاء حركة الجزيئات وتقاربها من بعضها البعض، مما يؤدي إلى تكاثف الغاز إلى سائل أو تجمد إلى مادة صلبة.
العلاقة بين درجة الحرارة وحركة الجزيئات
ترتبط درجة حرارة الغاز ارتباطًا مباشرًا بحركة جزيئاته. فكلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت طاقة الحركة للجزيئات. وتؤثر زيادة طاقة الحركة على خصائص الغاز، بما في ذلك حجمه وضغطه وحالته.
وهذه العلاقة بين درجة الحرارة وحركة الجزيئات هي أساس العديد من العمليات الفيزيائية، مثل التمدد والتقلص والانتشار والتكاثف والتجميد.
الاستنتاج
عندما يسخن الغاز وترتفع درجة حرارته، تتغير خصائصه. فالجزيئات تتحرك بسرعات أكبر وتتصادم بشكل متكرر، مما يؤدي إلى زيادة حجم الغاز وارتفاع ضغطه. ويمكن أن يتسبب ارتفاع درجة الحرارة الشديد في تغير حالة الغاز إلى سائل أو مادة صلبة. وترتبط درجة حرارة الغاز ارتباطًا مباشرًا بحركة جزيئاته، وهذا الترابط هو أساس العديد من العمليات الفيزيائية.
