أوجد الضغط أو الحجم أو المولات أو الحرارة باستخدام قانون الغاز المثالي PV = nRT.
📂 الكيمياءعبّئ الحقول الموجودة على يمين الصفحة بالقيم المطلوبة، ثم اضغط الزر لرؤية النتيجة فورًا. لا حاجة للتسجيل، ولا تُرسَل أي بيانات لأي خادم — كل الحساب يتم داخل متصفحك مباشرة.
قانون الغاز المثالي معادلة أساسية في الكيمياء الفيزيائية تربط بين ضغط وحجم وعدد مولات وحرارة أي غاز مثالي، وتُكتَب PV = nRT، حيث P الضغط (بالضغط الجوي القياسي، atm)، وV الحجم (باللتر، L)، وn عدد المولات، وT الحرارة المطلقة (بالكلفن K وجوبًا، لأن المعادلة تفترض مقياس حرارة يبدأ من الصفر المطلق)، وR ثابت الغاز العام (0.08206 لتر·ضغط جوي لكل مول·كلفن بهذه الوحدات). يفترض هذا القانون أن جزيئات الغاز بلا حجم ولا تتفاعل مع بعضها، وهو تقريب جيد جدًا للغازات الفعلية عند الحرارات والضغوط العادية، مع أنه يصبح أقل دقة عند ضغوط مرتفعة جدًا أو حرارات منخفضة جدًا حيث يبدأ حجم جزيئات الغاز الفعلي والقوى بين الجزيئية بأن يهم. تتيح هذه الحاسبة إيجاد أي واحدة من الكميات الأربع (الضغط أو الحجم أو المولات أو الحرارة) إذا كانت الكميات الثلاث الأخرى معروفة، مما يجعلها مفيدة في مسائل الكيمياء العامة، وحساب حجوم الغازات الناتجة عن تفاعلات كيميائية، وتصميم أوعية وأنابيب الغاز.
لا يُحقِّق أي غاز حقيقي بشكل كامل الافتراضات وراء قانون الغاز المثالي — افتراض أن جزيئات الغاز بلا حجم ولا تُمارِس قوى على بعضها تبسيط، لأن الجزيئات الفعلية تشغل بعض الحيّز الحقيقي وتُمارِس قوى جذب ضعيفة على جيرانها. على الرغم من ذلك، تبقى PV=nRT دقيقة بشكل ملحوظ لمعظم حسابات الكيمياء والهندسة اليومية.
سبب نجاح هذا التبسيط جيدًا عمليًا يعود للظروف النموذجية: عند الحرارات والضغوط العادية، تنتشر جزيئات الغاز على تباعد كافٍ، وتتحرك بسرعة كافية، بحيث أن الحيّز الفعلي الذي تشغله جزء تافه من إجمالي حجم الوعاء، وجذب الجزيئات لبعضها الضعيف والقصير له تأثير ضئيل مقارنة بطاقتها الحركية. تحت هذه الظروف الشائعة، معاملة الجزيئات كنقاط بلا تفاعلات تُدخِل خطأ صغيرًا فقط.
تنكسر المعادلة بشكل أكثر وضوحًا تحت ظروف متطرفة: عند ضغط مرتفع جدًا، تُدفَع جزيئات الغاز قريبة بما يكفي من بعضها بحيث يصبح حجمها الفيزيائي الفعلي جزءًا معتبرًا من الحجم الإجمالي، لا تافهًا بعد الآن. عند حرارة منخفضة جدًا، تتحرك الجزيئات بسرعة بطيئة كافية بحيث تصبح قوى الجذب البينية الضعيفة معتبرة نسبةً لطاقتها الحركية المُخفَّضة، ما يجعل سلوك الغاز الفعلي ينحرف عن التنبؤ المثالي — سلوك تلتقطه بدقة أكبر معادلات حالة أكثر تعقيدًا كمعادلة فان دير فالس.
طلب الحرارة المطلقة (كلفن) بدلًا من سلسيوس أو فهرنهايت ليس عرفًا عشوائيًا — تفترض العلاقة الكاملة في PV=nRT أن الحرارة تتناسب مع متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز، علاقة تصمد فقط بدءًا من الصفر المطلق، الحرارة التي يتوقف عندها الحركة الجزيئية نظريًا تمامًا. استخدام سلسيوس، بنقطة صفر عشوائية غير مرتبطة بالحركة الجزيئية، سيكسر هذا التناسب ويجعل المعادلة تعطي نتائج غير صحيحة.
عمليًا، قانون الغاز المثالي مفيد فعليًا عبر مدى هائل من التطبيقات الحقيقية: حساب كم غاز يستطيع خزان تخزين بحجم معروف احتوائه عند ضغط معيّن، التنبؤ بحجم الغاز الناتج عن تفاعل كيميائي قبل تشغيله فعليًا، وتصميم أنابيب وأوعية يجب أن تحتوي بأمان غازًا عند شروط ضغط وحرارة محددة — كلها حسابات قياسية في الهندسة الكيميائية تعتمد على صمود هذه العلاقة البسيطة نسبيًا بدقة كافية لأغراض تصميم عملية.
يتطلّب قانون الغاز المثالي مقياس حرارة مطلقًا يبدأ من الصفر الحقيقي (الصفر المطلق)؛ أما السلسيوس أو الفهرنهايت فلهما نقاط صفر اعتباطية ستعطي نتائج خاطئة (أو حتى حجمًا أو ضغطًا سالبًا) في هذه المعادلة.
تستخدم R = 0.08206 L·atm/(mol·K)، وهي تطابق الوحدات المستخدَمة هنا (الضغط بالضغط الجوي، الحجم باللتر) — ولR قيم عددية أخرى (مثل 8.314 J/(mol·K)) عند استخدام وحدات مختلفة.
هو تقريب ممتاز لأغلب الغازات الفعلية عند الحرارات والضغوط العادية، لكنه يصبح أقل دقة عند الضغط المرتفع جدًا أو الحرارة المنخفضة جدًا، حيث تصبح قوى التجاذب بين الجزيئات وحجمها الفعلي مؤثّرة.