گاز
گاز[۱] (به انگلیسی: Gas) از حالتهای ماده میان شش حالت ممکن (جامد، مایع، گاز، پلاسما، چگالش بوز-انیشتین و چگال فرمیونی) است. گاز در واقع یک مایع قابل تراکمی است که نه تنها به شکل ظرف خود در میآید؛ بلکه حجم خود را تا پر کردن آن ظرف نیز گسترش خواهد داد.[۲]
وابستگی حرکت اتمها یا مولکولهای ماده از یکدیگر در حالت گاز، بسیار کمتر از حالتهای جامد یا مایع است. در این حالت از ماده، فاصلههای مولکولها از یکدیگر بسیار زیاد است و به همین دلیل، نیروهای برهمکنش مولکولی در آن، بسیار اندک هستند. همین فاصلهٔ زیاد بین ذرات است که گاز را از مایع و جامد، متمایز میکند. این جدایی باعث میشود که گاز معمولاً بیرنگ و نامرئی در نگاه انسان مشاهده گردد. یک نمونهٔ بسیار شناخته شدهٔ گاز بخار آب است.[۳][۴]
در حالت گازی نیز مولکولها بهصورت کاتورهای (Random) حرکت میکنند؛ اما از آنجا که فاصلهٔ آنها از یکدیگر زیاداست تعداد برخوردهای میان آنها بسیار کمتر از حالتهای دیگر مادهاست.
گازها نیز مانند مایعات و پلاسما از شارهها هستند.
زیرشاخهای از فیزیک که به بررسی رفتار گازها در مقیاس ماکروسکپیک میپردازد ترمودینامیک نام دارد.
گاز خالص ممکن است از اتم ساخته شدهباشد (مانند نئون)، یا مولکول دواتمی از یک نوع اتم (مانند اکسیژن)، یا مولکول ترکیبی ساخته شده از اتمهای مختلف (مانند دیاکسید کربن). تعریف جزر میانگین مربّعی سرعت ذرّات گاز: براساس جرم مولی، ضریب اتمیسیته، دما و دیگر پارامترهای محیطی، سرعت ذرّات یک گاز تفاوت میکند. حتّی سرعت ذرّات یک گاز با گاز دیگر در دما و فشار برابر، برابر نیست. با تحلیل ابعادی میتوان سرعتی برای ذرّات گاز در نظر گرفت که سرعت نرمال یا جذر میانگین مربّعی سرعت نامیده میشود.[۵][۶]
رفتار گازها در شرایط مختلف
[ویرایش]رفتار گازها بهطور چشمگیری به دما، فشار و حجم بستگی دارد. در شرایط دما و فشار معمول، گازها از قانونهای گاز ایدهآل پیروی میکنند؛ با این حال، در فشارهای بالا یا دماهای پایین، انحرافهایی از این قانون رخ میدهد. این انحراف به دلیل اثرات بینمولکولی و حجم خود مولکولهاست که در نظریه گاز ایدهآل نادیده گرفته میشود. برای توصیف دقیقتر رفتار گازها در این شرایط، از معادلاتی مانند معادله واندرووالس استفاده میشود.[۷]
قانونهای گاز ایدهآل
[ویرایش]گاز ایدهآل گازی فرضی است که ذرات آن بدون حجم و بدون نیروی جاذبه یا دافعه فرض میشوند.[۸] مهمترین روابط حاکم بر گازهای ایدهآل عبارتاند از:
- قانون بویل (Boyle’s Law): در دمای ثابت، حجم گاز با فشار آن رابطه معکوس دارد.
- قانون شارل (Charles’s Law): در فشار ثابت، حجم گاز با دمای مطلق رابطه مستقیم دارد.
- قانون آووگادرو: در دما و فشار مساوی، حجم مساوی از هر گاز دارای تعداد مساوی مولکول است.
- قانون گاز کامل (معادله حالت گاز ایدهآل): PV=nRT که در آن: P: فشار، V: حجم، n: تعداد مول، R: ثابت جهانی گازها، و T: دمای مطلق است.
گازهای حقیقی
[ویرایش]در واقعیت، هیچ گازی کاملاً ایدهآل نیست. در گازهای حقیقی، حجم ذرات گاز و نیروهای بینمولکولی نقش مهمی ایفا میکنند. بهویژه در دماهای پایین و فشارهای بالا، گازها از رفتار ایدهآل منحرف میشوند. برای درک بهتر این انحرافات، دانشمندان از مدلهایی مانند گاز واندروالس، گاز ردلیش-کوانگ و مدلهای پیشرفتهتر ترمودینامیکی استفاده میکنند.[۹]
کاربردهای گازها
[ویرایش]گازها در طیف وسیعی از صنایع و فرآیندهای علمی کاربرد دارند.[۱۰] برخی از مهمترین کاربردهای گازها عبارتاند از:
- در پزشکی: استفاده از گازهایی مانند نیتروس اکساید برای بیحسی و اکسیژن برای تنفس مصنوعی.
- در صنعت: بهکارگیری گازهایی مانند نیتروژن، دیاکسید کربن و هیدروژن در صنایع غذایی، پتروشیمی و فلزکاری.
- در جوّ زمین: ترکیب گازهای جوی نقش اساسی در پایداری دمای زمین دارد و پدیدههایی مانند اثر گلخانهای را توضیح میدهد.
- در آزمایشگاهها: گازهای بیاثر مانند آرگون و هلیوم در محیطهای واکنشپذیر بهعنوان محیطهای خنثی استفاده میشوند.
طبقهبندی گازها
[ویرایش]از منظر علمی، گازها را میتوان به چند دسته اصلی تقسیم کرد:[۱۱]
- گازهای نجیب: شامل هلیم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون که واکنشپذیری بسیار پایینی دارند.
- گازهای گلخانهای: مانند CO₂، CH₄، و N₂O که در به دام افتادن گرمای زمین نقش دارند.
- گازهای سمی: مانند کلر، آمونیاک و گاز خردل که برای انسان و محیطزیست خطرناکاند.
- گازهای صنعتی: نظیر استیلن، اکسیژن، نیتروژن، که در فرآیندهای فنی کاربرد دارند.
ویژگیهای فیزیکی گازها
[ویرایش]ویژگیهای مهم گازها عبارتاند از:[۱۲]
- قابلیت تراکمپذیری بالا: گازها را میتوان با فشار زیاد فشرده کرد.
- انبساط سریع: در صورت حذف فشار، گازها بلافاصله منبسط میشوند.
- پراکندگی سریع: به دلیل حرکت تصادفی مولکولها، گازها در محیط به سرعت منتشر میشوند.
- نداشتن شکل و حجم ثابت: گازها همواره شکل و حجم ظرف خود را به خود میگیرند.
جستارهای وابسته
[ویرایش]
منابع
[ویرایش]- ↑ «گاز» [فیزیک] همارزِ «gas»؛ منبع: گروه واژهگزینی. دفتر سوم. فرهنگ واژههای مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۶۴-۷۵۳۱-۵۰-۸ (ذیل سرواژهٔ گاز)
- ↑ "Gas". Merriam-Webster. 7 August 2023.
- ↑ This early 20th century discussion infers what is regarded as the plasma state. See page 137 of American Chemical Society, Faraday Society, Chemical Society (Great Britain) The Journal of Physical Chemistry, Volume 11 Cornell (1907).
- ↑ Zelevinsky, Tanya (2009-11-09). "—just right for forming a Bose-Einstein condensate". Physics (به انگلیسی). 2 (20): 94. arXiv:0910.0634. doi:10.1103/PhysRevLett.103.200401. PMID 20365964. S2CID 14321276.
- ↑ "Quantum Gas Microscope Offers Glimpse Of Quirky Ultracold Atoms". ScienceDaily (به انگلیسی). Retrieved 2023-02-06.
- ↑ Helmont, Jan Baptist Van (1652). Ortus medicine, id est initial physicae inaudita... authore Joanne Baptista Van Helmont,... (به لاتین). apud L. Elzevirium. The word "gas" first appears on page 58, where he mentions: "... Gas (meum scil. inventum) ..." (... gas (namely, my discovery) ...). On page 59, he states: "... in nominis egestate, halitum illum, Gas vocavi, non longe a Chao ..." (... in need of a name, I called this vapor "gas", not far from "chaos" ...)
- ↑ Julio de Paula، Peter Atkins. Physical Chemistry. Oxford University Press. شابک ۹۷۸۰۱۹۹۶۹۷۴۰۳.
- ↑ Ralph H. Petrucci, F. Geoffrey Herring, Jeffry D. Madura, Carey Bissonnette. General Chemistry: Principles and Modern Applications. Pearson. شابک ۹۷۸۰۱۳۲۹۳۱۲۸۱.
- ↑ Michael A. Boles، Yunus A. Cengel,. Thermodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill Education. شابک ۹۷۸۰۰۷۳۳۹۸۱۷۴.
- ↑ Scheller، W. L. Industrial Gases. Oxford University Press. شابک ۹۷۸۰۱۹۸۵۶۵۴۷۵.
- ↑ Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten. Chemistry: The Central Science. Pearson. شابک ۹۷۸۰۱۳۴۴۱۴۲۳۲.
- ↑ Hugh D. Young, Roger A. Freedman. University Physics with Modern Physics. Pearson. شابک ۹۷۸۰۱۳۵۱۵۹۵۵۲.
- مشارکتکنندگان ویکیپدیا. «Gas». در دانشنامهٔ ویکیپدیای انگلیسی، بازبینیشده در ۱۷ نوامبر ۲۰۱۵.
| حالتها |  | |
|---|---|---|
| کم انرژی | ||
| پر انرژی | ||
| دیگر حالتها | ||
| گذار فاز | ||
| مقدار | ||
| نظریهها | ||
| فهرستها | ||
| خوراکی |
|  -solution.jpg)     | ||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| چشم / گوش / بینی |
| |||||||||||||||||||||
| دستگاه ادراری تناسلی | ||||||||||||||||||||||
| رکتال (مقعدی) | ||||||||||||||||||||||
| درم (پوست) |
| |||||||||||||||||||||
| تزریق (پزشکی) / پمپ انفوزیون (درون بافت/خون) |
| |||||||||||||||||||||
| کتابخانههای ملی | |
|---|---|
| سایر | |
 | این یک مقالهٔ خرد فیزیک است. میتوانید با گسترش آن به ویکیپدیا کمک کنید. |