آخر تحديث: 2026-06-14

قانون الغاز المثالي

قانون الغاز المثالي معادلة حالة تربط بين ضغط الغاز وحجمه وكمية مولاته ودرجة حرارته المطلقة. وهو يصف سلوك غاز افتراضي تكون جسيماته عديمة الحجم ولا قوى بينية بينها، ويقارب سلوك الغازات الحقيقية مقاربة جيدة عند الضغوط المعتدلة ودرجات الحرارة المرتفعة.

الصيغة

حيث $P$ الضغط، و$V$ الحجم، و$n$ عدد المولات، و$T$ درجة الحرارة المطلقة بالكلفن، و$R$ ثابت الغازات العام. ويجمع هذا القانون ثلاثة قوانين تجريبية في معادلة واحدة: قانون بويل ($P \propto 1/V$)، وقانون شارل ($V \propto T$)، وقانون أفوغادرو ($V \propto n$). وبمعلومية ثلاث من الكميات الأربع يُوجد الرابع بإعادة ترتيب المعادلة.

ثابت الغازات

ثابت الغازات $R$ يساوي 8.314 جول/(مول·كلفن) بالوحدات الدولية. وحين يكون الضغط بالضغط الجوي والحجم باللتر، تكون قيمته 0.082057 لتر·atm/(مول·كلفن)، وهي القيمة التي تستخدمها هذه الحاسبة داخليًا. وتجب مطابقة قيمة $R$ لوحدتي الضغط والحجم المستعملتين.

مثال

ما حجم 1 مول من غاز مثالي عند 0 °م و1 atm؟ بتحويل درجة الحرارة إلى كلفن ($T = 273.15$ كلفن):

وهذا هو الحجم المولي عند الظروف القياسية، وهو ما يفسّر شهرة القيمة «22.4 لترًا لكل مول» في الكيمياء. وعند 25 °م و1 atm يرتفع الحجم المولي إلى نحو 24.47 لتر.

درجة الحرارة المطلقة

يتطلب القانون درجة حرارة مطلقة بالكلفن، لأن العلاقة تناسبية ولا يصح التناسب إلا على مقياس يبدأ من الصفر الحقيقي. ومقياسا سلسيوس وفهرنهايت لهما نقطتا صفر اعتباطيتان، فاستخدامهما يعطي نسبًا خاطئة. وتقبل هذه الحاسبة الدرجة المئوية أو الفهرنهايتية وتحوّلها إلى كلفن قبل الحساب.

حدود القانون

تصدق افتراضات الغاز المثالي عند الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المرتفعة، حيث تتباعد الجسيمات ويضعف تأثير حجمها وقواها البينية. أما عند الضغط المرتفع أو قرب نقطة التكاثف، فتنحرف الغازات الحقيقية انحرافًا ملحوظًا، وتعطي معادلات أدق مثل معادلة فان دير فالس نتائج أفضل. وفي الظروف الاعتيادية يبقى قانون الغاز المثالي دقيقًا في حدود بضع نسب مئوية، وهو الأداة الأساسية في حسابات الغازات وتقدير عدد المولات منها.