يعتمد ضغط الغاز الجزئي على كل مما يلي ما عدا
ضغط الغاز
يعبر الضغط عمومًا عن القوة التي تمارسها إحدى المواد على مساحة الوحدة لمادة أخرى. ضغط الغاز هو القوة التي يمارسها الغاز على جدران الحاوية. يمكن ملاحظة قوة ضغط الغاز عند نفخ البالون. يكون البالون أكبر من الضغط خارج البالون.
كيف يتم إنشاء ضغط الغاز؟
تؤثر السوائل وهي غازات وسوائل على الضغط في المواد الأخرى مثل الضغط الناتج عن الأجسام الصلبة تمامًا ، وقد يبدو هذا غريبًا لأن البعض غير قادر على تخيل ظهور ضغط من مطرقة سائلة على مسمار حديدي ، على سبيل المثال ، ولكي تكون قادرًا على تخيل ضغط السوائل يجب أن تشير إلى الضغط المتشكل على جسم الإنسان عندما يسبح إلى عمق معين في الماء ، فإن الماء فوق جسم الشخص سيدفعه إلى أسفل بفعل قوة الجاذبية ويؤثر على الضغط. فيه وعند السباحة لعمق أكبر تزداد قيمة الضغط الناشئ على الجسم كالسوائل والغازات تؤثر على الضغط في الأجسام الأخرى كذلك ومثال على ذلك هو وزن الهواء في الغلاف الجوي والذي يشكل ضغط الهواء ، وغالبًا ما نكون في قاع هذا الغلاف الجوي ، والضغط الذي يؤثر على جسم الإنسان نتيجة الغلاف الجوي ضخم ، لكننا لا نشعر به لأنه موجود بنفس المقدار من البداية ، كما نشعر به فقط عندما يتغير مقدار قيمته صعودًا أو هبوطًا ، ويمكن الشعور بهذا التغيير عند الإقلاع من الطائرة أو عند السباحة في أعماق الماء ، وعلى الرغم من قيمة الضغط الكبيرة ، إلا أنه لا يؤثر على الإنسان. لأنها تصدر قوة خارجية توازن قيمة هذا الضغط.
تتغير قيمة الضغط الجوي مع تغير الارتفاع ، تمامًا كما تتغير قيمة الضغط مع زيادة العمق داخل الماء. لذلك ، يكون الضغط الناتج عن متسلقي الجبال العالية أقل ؛ وذلك لأن كمية الهواء المكونة من غازات مختلفة أقل ، والعكس صحيح ، حيث أن الضغط الجوي الذي يؤثر على ارتفاع 20 ألف قدم هو نصف الضغط على سطح البحر.
مقياس ضغط الغاز
يتم قياس قيمة الضغط مباشرة باستخدام جهاز يسمى البارومتر ، اخترعه العالم تورسيلي في الفترة ما بين 1608 م و 1647 م. يملأ الزئبق بالهواء فقط ، ويتكون من مقطع عرضي مشابه لغلاف الأرض ، مما يؤدي إلى تحقيق توازن بين الزئبق والغلاف الجوي ، وعندما تتغير قيمة الضغط الجوي ، فإن قيمة ارتفاع يتغير عنصر الزئبق داخل الأنبوب ليساوي التغير في قيمة الضغط ، وبالتالي يتم قياس قيمة الضغط الجوي ، والمعادلة المعلمات الفيزيائية لقياس قيمة هذا الضغط هي: الضغط = الكتلة * التسارع.
نظرًا لأن قيمة التسارع الناتج عن الجاذبية هي تقريبًا 9.80665 م / ث ^ 2 ، والضغط يعبر عن القوة المؤثرة في وحدة مساحة ، فإن الضغط يساوي (كتلة الجسم * الجاذبية) / المنطقة ، ولحساب القيمة من الضغط داخل البارومتر الذي يحتوي على عنصر الزئبق ، يتم استخدام المعادلة التالية: P = pgh حيث تمثل الرموز ما يلي:
ف: الضغط.
ع: الكثافة.
ز: ثابت الجاذبية.
ح: ارتفاع السوائل.
العوامل التي يعتمد عليها ضغط الغاز
يعتمد ضغط الغاز على العوامل التالية:
حجم الوعاء: يعتمد ضغط الغاز على حجم الوعاء المحبوس فيه. عندما ينخفض حجم الوعاء ، يكون لجزيئات الغاز مساحة أقل للتنقل فيها ، وبالتالي فإنها ستضرب جدران الوعاء بقوة أكبر ، مما يؤدي إلى زيادة قيمة الضغط الناتجة.
كمية الغاز: ستؤدي زيادة كمية الغاز في الوعاء إلى زيادة قيمة الضغط الناشئ ، بينما يؤدي تقليل عدد الجزيئات داخل الوعاء إلى انخفاض قيمة الضغط الناشئ.
درجة الحرارة: سيؤدي خفض قيمة درجة الحرارة إلى انخفاض قيمة ضغط الغاز الناتج والعكس صحيح.
قوانين ضغط الغاز
فيما يلي نذكر القوانين الثلاثة المتعلقة بضغط الغاز وعوامل أخرى:
ضغط الغاز المثالي
يتميز ضغط الغاز المثالي بوجود حجم حقيقي ، وتصادم غير مرن بين الجزيئات بسبب قوى التجاذب بينها ، ونتيجة لذلك يكون حجم الغاز الحقيقي أكبر من حجم الغاز المثالي ، و ضغط الغاز الحقيقي أقل من ضغط الغاز المثالي ، ويجب ملاحظة أن جميع أنواع الغازات سلوكيات حقيقية للغازات المثالية عند ضغوط منخفضة ودرجات حرارة عالية نسبيًا.
قانون بويل
في عام 1662 م اكتشف العالم روبرت بويل العلاقة بين الضغط والحجم عندما تكون قيمة درجة الحرارة وكمية الغاز ثابتة ، وصاغها بالمعادلة الفيزيائية التالية: P∝1V → PV = x ، حيث تمثل الرموز ما يلي :
ف: الضغط.
الخامس: حجم الغاز.
x: ثابت عددي يعتمد على كمية الغاز ودرجة الحرارة المحددة.
في هذه العلاقة ، يتناسب الضغط عكسياً مع الحجم ، ويمكن صياغة المعادلة بالشكل التالي ، عند تثبيت قيم عددية ثابتة ، وتحديد شروط معينة: P1V1 = x = P2V2.
تشارلز لو
اكتشف الفيزيائي الفرنسي تشارلز عام 1787 العلاقة بين درجة حرارة الغاز وحجمه ، عند تحديد قيمة الضغط وكمية الغاز ، وصاغها على النحو التالي: V∝T → V = yT ، حيث تمثل الرموز ما يلي:
الخامس: حجم الغاز.
T: درجة حرارته.
y: تكرار عددي يعتمد على قيمة ضغط الغاز وكميته ، وفي هذه العلاقة يتناسب الحجم طرديًا مع درجة الحرارة ، ويمكن أيضًا صياغة هذا القانون بطريقة أخرى عند تثبيت الشروط العددية والثوابت على النحو التالي : V1T1 = y = V2T2.
