الدرس 1خواصّ الغازات

الوحدة الأولى: الغازات Gases(ص 16)

الأرصاد الجوية علم يدرس أحوال الطقس ويحاول توقّعها بتحليل مجموعة من التغيّرات أهمّها الضغط الجوّي، الحرارة، سرعة الرياح واتّجاهها، ودرجة الرطوبة. ولأنّ الهواء الساخن أقلّ كثافة من الهواء البارد، ترتفع كتل الهواء الساخن فوق كتل الهواء البارد. ويكثر الهواء في مناطق الضغط الجوّي المرتفع عنه في مناطق الضغط الجوّي المنخفض. وبما أنّ حركة الهواء في الغلاف الجوّي هي حركة حرّة، يؤدّي هذا الاختلال إلى تحرّك واسع للكتل الهوائية، فينتقل الهواء من مناطق الضغط الجوّي المرتفع إلى مناطق الضغط الجوّي المنخفض. وترتبط هذه الظواهر بظواهر أخرى أيضًا يحاول علم الأرصاد الجوية دراستها وتوقّعها.(ص 16)

الفصل الأول: سلوك الغازات Gases Behaviour(ص 17)

كيف تتعرّف وجود الهواء، وهو لا لون له ولا رائحة؟ هل سألت نفسك يومًا ما هي الرائحة الكريهة التي نشمّها عندما يتسرّب الغاز الطبيعي المستخدم في المنازل؟ تتواجد الغازات بكمّيات وافرة على كوكب الأرض. وثمّة عمليات طبيعية كثيرة تُستخدم فيها الغازات، منها عملية التنفّس التي تؤمّن عمل خلايا الإنسان. والهواء الذي نتنفّسه هو خليط من غازات الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون. خلال عملية البناء الضوئي، تستخدم النباتات ثاني أكسيد الكربون وتعطي الأكسجين. وتُستخدم الغازات أيضًا في صناعة الوقود المستخدم في المحرّكات، والغاز المستخدم لنفخ المناطيد، وفي أجهزة التبريد والتكييف.(ص 17)

خواصّ الغازات Gases Properties(ص 18)

ربّما رأيت في الاحتفالات وأعياد الميلاد بالونات ضخمة ملوّنة تأخذ أشكالًا مختلفة كتلك الموضّحة في الشكل (1). يتسرّب غاز الهيليوم أحيانًا بسبب وجود ثقب في البالون ما يؤدّي إلى هبوطه وارتخائه وبالتالي إلى تشوّه شكله. كيف تفسّر النظرية الحركية هبوط البالون وارتخاءه نتيجة تسرّب غاز الهيليوم؟(ص 18)

1. النظرية الحركية Kinetic Theory(ص 18)

ربّما صادفتك بعض الأمثلة اليومية عن سلوك الغازات. قد تلاحظ مثلًا أنّ أكياس البطاطا الجاهزة تبدو وكأنّها منتفخة عند وضعها في أماكن تصلها أشعّة الشمس. يعود السبب في ذلك إلى أنّ الضغط الذي يمارسه الهواء في داخلها على الكيس يزداد كلّما زادت درجة الحرارة. لماذا يحدث ذلك؟ تستطيع النظرية الحركية شرح هذه الظاهرة وغيرها من سلوكيّات الغاز المفيدة. تتضمّن «النظرية الحركية Kinetic Theory» للغازات فرضيات أساسية عديدة.(ص 18)

2. المتغيّرات التي تصف غازًا ما Variables that Describe a Gas(ص 20)

تُستخدم بوجه عام أربعة متغيّرات لوصف غاز ما. هذه المتغيّرات ووحداتها الدولية هي الضغط (P) بالكيلوباسكال (kPa)، الحجم (V) باللترات (L)، درجة الحرارة المطلقة (T) بالكلفن (K) وعدد المولات (n) بالمول (mol). ستساعدك قوانين الغازات التي ستدرسها في هذه الوحدة على توقّع سلوك الغاز عند ظروف معيّنة. وسوف يساعدك فهم قوانين الغازات على فهم التطبيقات اليومية للغازات، مثل الوسائد الهوائية التي تُستخدم للحدّ من خطورة الإصابات أثناء الحوادث، وأدوات الغوص تحت الماء، وبالونات الهواء الساخن التي تُستخدم في علم الأرصاد وغيره.(ص 20)