د ګاز فشار څنګه محاسبه کړو
د ګاز فشار په فزیک او کیمیا کې یو مهم مفهوم دی چې ډیری وختونه په ورځني ژوند کې څرګندیږي - د موټرو ټایرونو او LPG سلنډرونو څخه تر ایروسولونو او لابراتوار پروسو پورې. د ګاز فشار محاسبه کولو څرنګوالي پوهیدل موږ سره مرسته کوي چې وړاندوینه وکړو چې ګاز به څنګه چلند وکړي کله چې د هغې حجم بدل شي، د هغې تودوخه بدلون ومومي، یا د هغې مقدار زیات شي. دا مقاله د ګاز فشار تعریف، کارول شوي واحدونه، او د هغې محاسبه کولو لپاره کارول شوي اصلي فورمولونه، د مثالونو سره بحث کوي.
۱. د ګاز فشار درک کول
د ګاز فشار هغه ځواک دی چې د ګاز ذرات د هر واحد ساحې لخوا کارول کیږي کله چې دوی د کانټینر دیوالونو سره ټکر کوي. که څه هم ګاز "روښانه" او نه لیدل کیږي، د ګاز ذرات په چټکۍ او ناڅاپي ډول حرکت کوي. دا دوامداره ټکرونه هغه څه دي چې فشار رامینځته کوي.
په ریاضيکي ډول، فشار په لاندې ډول تعریف شوی:
پ = ف / الف
معلومات:
– P = فشار
– F = ځواک
– A = د الوتکې ساحه (مساحت)
په هرصورت، د ګازو د محاسبې په عمل کې (په ځانګړې توګه په کیمیا او فزیک کې)، فشار ډیری وختونه د مثالي ګاز معادلې یا نورو ګازو قوانینو په کارولو سره محاسبه کیږي.
۲. په عام ډول کارول شوي د ګاز فشار واحدونه
د ګاز فشار په مختلفو واحدونو کې څرګند کیدی شي. لاندې خورا عام واحدونه دي:
۱. پاسکل (پا)
د SI واحدونه. ۱ پا = ۱ نانو/مربع مربع.
۲. کیلوپاسکل (kPa)
۱ kPa = ۱۰۰۰ پا.
۳. اتموسفیر (atm)
په کیمیا کې معمولا کارول کیږي.
1 atm = 101325 Pa ≈ 101,3 kPa.
۴. mmHg یا تور
ډیری وختونه د وینې فشار او ویکیوم تجربو کې کارول کیږي.
۱ atm = ۷۶۰ mmHg = ۷۶۰ تور.
۵. بار
ډیری وخت په انجینرۍ کې کارول کیږي.
۱ بار = ۱۰۰ kPa.
د واحدونو بدلون د دوامداره محاسبې لپاره اړین دی. د مثال په توګه، که تاسو د مثالي ګاز معادله کاروئ او د L·atm/mol·K په واحدونو کې R کاروئ، نو فشار باید په atm، حجم په لیټرو، او تودوخه په کیلوین کې وي.
۳. د فشار محاسبه کولو لپاره د ګازو اساسي قوانین
الف) د بویل قانون (فشار د حجم په مقابل کې)
د بویل قانون وايي چې په ثابت حرارت او د ګاز په ثابت مقدار کې، فشار د حجم سره معکوس متناسب دی:
P₁V₁ = P₂V₂
معلومات:
– P₁, V₁ = لومړنی فشار او حجم
– P₂، V₂ = وروستی فشار او حجم
مثال:
یو ګاز په یوه پسټون کې دی چې فشار یې ۲ atm او حجم یې ۳ لیټره دی. ګاز تر هغه وخته پورې فشار کیږي چې حجم یې په ثابت حرارت کې ۱.۵ لیټره شي. وروستی فشار څومره دی؟
فورمول وکاروئ:
P₁V₁ = P₂V₂
۲ اتم × ۳ لیتره = P₂ × ۱.۵ لیتره
۶ = ۱.۵ پنس
P₂ = ۴ اتم
نو، وروستی فشار 4 atm دی.
ب) د همجنس بازانو-لوساک قانون (فشار د تودوخې په مقابل کې)
که چیرې د ګاز حجم او اندازه ثابته پاتې شي، فشار یې د مطلق تودوخې (کیلوین) سره مستقیم متناسب دی:
پ₁ / ټ₁ = پ₂ / ټ₂
معلومات:
– T باید په کیلوین (K) کې وي، نه په سیلسیس کې.
مثال:
په یوه سلنډر کې د ګاز فشار په ۲۷ درجو سانتي ګراد کې ۱.۵ atm دی. سلنډر تر ۱۲۷ درجو سانتي ګراد پورې تودوخه کیږي، خو حجم یې ثابت پاتې کیږي. وروستی فشار څومره دی؟
د تودوخې درجه کیلوین ته بدل کړئ:
T₁ = ۲۷ + ۲۷۳ = ۳۰۰ کیلو واټ
T₂ = ۱۲۷ + ۲۷۳ = ۴۰۰ کیلو واټ
شمېرنه:
د P₁/T₁ = د P₂/T₂
۱.۵/۳۰۰ = P₂/۴۰۰
P₂ = ۱.۵ × (۴۰۰/۳۰۰) = ۲.۰ اتم
وروستی فشار 2 atm دی.
ج) د ګازو ګډ قانون (بویل + چارلس + ګی-لوساک)
که چیرې د ګاز اندازه ثابته پاتې شي مګر فشار، حجم او تودوخه ټول بدلون ومومي:
(P₁V₁) / T₁ = (P₂V₂) / T₂
دا په ځانګړي ډول د هغو قضیو لپاره ګټور دی چې په ورته وخت کې د تودوخې او حجم بدلون پکې شامل وي.
مثال:
ګاز د ۱ atm فشار، ۲ لیتره حجم او ۳۰۰ کیلو واټ تودوخه لري. بیا د ۳ لیتره حجم او ۴۵۰ کیلو واټ تودوخه ته بدلیږي. وروستی فشار څومره دی؟
(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂
(۱ × ۲)/۳۰۰ = (P₂ × ۳)/۴۵۰
۲/۳۰۰ = ۳ پینس/۴۵۰
۶ = ۱.۵ پنس
P₂ = ۴ اتم
وروستی فشار 1 atm پاتې دی.
۴. د مثالي ګاز معادلې سره د فشار محاسبه کول
د مثالي ګاز معادله د ګاز فشار محاسبه کولو لپاره ترټولو عمومي فورمول دی کله چې د مولونو شمیر معلوم وي:
PV = nRT
که تاسو غواړئ فشار محاسبه کړئ:
پي = (این آر ټي) / وي
معلومات:
– P = فشار
– V = حجم
– n = د ګازو د مولونو شمېر
– R = د ګاز ثابت
– T = تودوخه (K)
د R ارزښت د کارول شویو واحدونو پورې اړه لري. تر ټولو عام کارول شوي دي:
– R = 0,08206 لیتر اتم/مول · K
– R = 8,314 J/mol·K (که چیرې Pa او m³ وکاروئ)
مثال:
په یوه ۱۰ لیتره کانټینر کې چې تودوخه یې ۲۷ درجې سانتي ګراد وي، ۰.۵ مول ګاز شته. په atm کې فشار څومره دی؟
د تودوخې بدلون:
ټ = ۲۷ + ۲۷۳ = ۳۰۰ کیلو واټ
پی = این آر ټي/وی
پی = (0,5 × 0,08206 × 300) / 10
مخ = (۱۲،۳۰۹) / ۱۰
مخ = ۱.۲۳۰۹ اتم
نو د ګاز فشار ≈ 1,23 atm دی.
۵. د ګازو په مخلوط کې جزوي فشار (د دالټن قانون)
که چیرې یو کانټینر د څو ګازونو مخلوط ولري، نو ټول فشار د هر ګاز د جزوي فشارونو مجموعه ده:
ټولټال P_ = P₁ + P₂ + P₃ + …
د ګاز جزوي فشار i په لاندې ډول محاسبه کیدی شي:
ټولټال = xᵢ × ټولټال
چیرته چې xᵢ د مول کسر دی:
xᵢ = نه / ټولټال نه
مثال:
په یوه کانټینر کې، دوه مول N₂ او یو مول O₂ شتون لري. ټول فشار یې 3 atm دی. د O₂ جزوي فشار څومره دی؟
n_ټول = ۲ + ۱ = ۳ مول
x_O2 = ۱/۳
P_O2 = x_O2 × P_ټول = (1/3) × 3 atm = 1 atm
د O₂ جزوي فشار = 1 atm.
۶. د ګازو د فشار په محاسبه کې د غلطیو څخه د مخنیوي لپاره مهمې لارښوونې
۱. تل د کیلوین تودوخه وکاروئ
ټ(ک) = ټ(°C) + ۲۷۳.
۲. د محاسبې دمخه واحدونه سره پرتله کړئ.
که چیرې R په L·atm کې وي، د لیټر حجم او atm فشار وکاروئ.
۳. وګورئ چې پروسه دوامداره ده که نه
بویل: ثابت تودوخه.
ګی-لوساک: ثابت حجم.
چارلس: دوامداره فشار (که څه هم دلته په تفصیل سره بحث نه دی شوی).
ګډ ګازونه: هرڅه بدلیدلی شي.
۴. کله چې مولونه معلوم وي، د مثالي ګاز معادله وکاروئ.
که تاسو ته د ګاز وزن درکړل شي، لومړی یې په مولونو بدل کړئ:
n = م / ښاغلی
۵. د پوښتنې شرایطو ته پام وکړئ
د مثال په توګه، په یوه کلک تړل شوي ټیوب (ثابت حجم) کې، تودوخه به د ګی-لوساک په وینا فشار زیات کړي.
پایله
د ګاز فشار محاسبه کولو څرنګوالی د سیسټم شرایطو پورې اړه لري: ایا تودوخه ثابته پاتې کیږي، حجم ثابت پاتې کیږي، یا ټول متغیرات بدلیږي. د ساده قضیو لپاره، د بویل او ګی-لوساک قوانین ګټور دي. د نورو عمومي حالتونو لپاره، د ګاز ګډ معادله او د مثالي ګاز معادله لومړني وسایل دي. که ګازونه مخلوط شي، د ډالټن قانون د ټول او جزوي فشارونو د ټاکلو لپاره کارول کیږي. د فورمولونو، واحدونو او تبادلې مرحلو په پوهیدو سره، تاسو کولی شئ د ګاز فشار مختلفې ستونزې په چټکۍ او دقت سره حل کړئ.
که تاسو وغواړئ، زه کولی شم د دې مقالې یوه نسخه د نورو تمرین پوښتنو (لکه ۱۰-۱۵ پوښتنې) سره د ګام په ګام توضیحاتو سره جوړه کړم.
