حل درس قوانين الغازات 1-7 كيمياء ثاني ثانوي ف2 مع طريقة الحل
أولا : حل مسائل الدرس :
- حل مسائل تدريبية (ص95) :
افترض ان درجة الحرارة وكمية الغاز ثابتان في المسائل الاتية :
1 . اذا كان حجم غاز عند ضغط kPa 99.0 هو ml 300.0 واصبح الضغط kPa 188 فما الحجم الجديد ؟
جـ :
2 . اذا كان ضغط عينة من غاز الهيليوم في اناء حجمه L 1.00 هو atm 0.988 فما مقدار ضغط هذه العينة اذا نقلت الى وعاء حجمه L 2.00 ؟
جـ :
3 . اذا كان مقدار حجم غاز محصور تحت مكبس اسطوانة L 145.7 وضغطه atm1.08 فما حجمه الجديد عندما يزداد الضغط بمقدار %25 ؟
جـ :
- حل مختبر حل المشكلات (ص96) :
التفكير الناقد :
1- طبق قانون بويل لتفسير السبب الذي يجعل الهواء يدخل إلى الرئتين عند الشهيق ويخرج منهما عند الزفير.
جـ : ينص قانون بويل على أن حجم الغاز يتناسب تناسبا عكسيا مع الضغط الواقع عليه عند درجة حرارة ثابتة، فيزداد حجم الرئتين في أثناء عملية الاستنشاق، ويقل الضغط مما يسمح للهواء بالدخول إلى الرئتين، ويقل حجم الرئتين في أثناءعملية الزفير ويزيد الضغط مما يسمح للهواء بالخروج منهما.
2- وضح ما يحدث داخل الرئتين عندما يتعرض الإنسان لضربة على البطن، ويخرج الهواء منه. استخدم قانون بويل لتفسير إجابتك.
جـ :عندما يضرب أحد على بطنه فإن الحجاب الحاجز يشل مؤقتا وعندما لا يتحرك الحجاب الحاجز إلى الأعلى والأسفل فإن حجم الرئتين لا يتغير، وإذا لم يتغير حجم الرئتين فإن الضغط داخلهما لا يتغير، وعليه فلن يخرج الهواء من الرئتين أو يدخل إليهما.
3- استنتج َ تْفقد بعض أجزاء الرئتين مرونتها وتتضخم، وينتج عن ذلك مرض انتفاخ الرئتين.كيف تستدل من قانون بويل على أن هذا الأمر يؤثر في عملية التنفس؟
جـ : يسبب فقدان أجزاء من الرئتين إلى نقصان مرونتها مما يجعل التغير في حجمها أمرا صعبا وعليه فسيقل الاختلاف في الضغط ، ويصبح من الصعب خروج الهواء من الرئتين أو الدخول إليهما.
4- فسر السبب في تعليم الغواصين المبتدئين الذين يحملون جهاز التنفس تحت الماء عدم حبس انفاسهم في أثناء صعودهم من المياة العميقة.
جـ : عندما يصعد غواص بجهاز التنفس إلى أعلى سطح الماء، يقل الضغط وينتج عنه ازدياد في الحجم، فإذا حبس الغواص أنفاسه في أثناء صعوده إلى الأعلى فإن حجم الهواء في الرئتين سوف يزداد.
حل اختبر الرسم البياني ص97) : فسر لماذا يوضح الرسـم البياني الـثاني في الشكل 2-7 تناسبا طرديا مباشرا، في حين لا يوضح الرسم البياني الأول ذلك.
جـ : في الرسم البياني الثاني، تناظـر درجة حرارة K 0 الحجم ml 0 ،ومضاعفة درجة الحرارة يؤدي إلى تضاعف الحجم. أما في الرسم البياني الأول فلا تناظر درجـة الحـرارة oC 0 الحجـم ml 0 ،ولا تـؤدي مضاعفة درجة الحرارة إلى تضاعف الحجم.
مسائل تدريبية (ص99) :
افترض ان الضغط وكمية الغاز ثابتان في المسائل الاتية:
4 . ما الحجم الذي يشغله الغاز في البالون الموجود عن اليسار عند درجة K 250 ؟
جـ:
5 .شغل غاز عند درجة حرارة C ˚89 حجما مقداره L 0.67 عند اي درجة حرارة سيليزية سيزيد الحجم ليصل إلى L 1.12 ؟
جـ :
6 .اذا انخفضت درجة الحرارة السيليزية لعينة من الغاز حجمها L 0.3 من C ˚80.0 إلى C ˚30.0 فما الحجم الجديد للغاز ؟
جـ :
7 .تحفيز : يشغل غاز حجما مقداره L 0.67 عند درجة حرارة K 350 .ما درجة الحرارة اللازمة لخفض الحجم بمقدار %45 ؟
جـ :
استخدم الرسم البياني : قارن بين الرسوم البيانية في الشكلين 2-7 و 3-7 .
جـ : الرسـوم البيانية الثلاثة عبارة عن خطوط مسـتقيمة. ويظهر الرسـمان البيانيـان اللذانعبر فيهما عن درجة الحرارة بالكلفن تناسبا طرديا ، في حين تظهر الرسوم البيانية في الشكل 2-7 ارتباط الحجم بدرجة الحرارة،ويظهر الرسم البياني 3-7 ارتباط الضغط بدرجة الحرارة.
مسائل تدريبية (ص 101) :
- افترض ان حجم الغاز ومقداره ثاباتان في المسائل الآتية :
8 .اذا كان ضغط إطار سيارة atm 1.88 عند درجة حرارة C˚25 ، فكم يكون الضغط إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى C ˚37 ؟
جـ : 
9 . يوجد غاز هيليوم في اسطوانة حجمها 2L ،تحت تأثير ضغط جوي مقداره atm 1.12 فاذا اصبح ضغط الغاز 2.56 atm ،عند درجة حرارة C ˚36.5 فما قيمة درجة حرارة الغاز الابتدائية ؟
جـ :
10 .تحفيز : اذا كان ضغط عينة من الغاز يساوي KPa 30.7 عند درجة حرارة C ˚0.00 ،فكم ينبغي ان ترتفع درجة الحرارة السيليزية للعينة حتى يتضاعف ضغطها ؟
جـ :
ماذا قرأت صـ 102 : اشتق قانون شارل، وقانون جاي- لوساك من القانون الجامع للغازات .
جـ :
التعبير عن القانون العام للغازات على
النحو الآتي:
TRN/T1 = P2V2/ T2
وتكـون درجة الحرارة ثابتة بالنسـبة لقانـون كولومبس أي أن T2 = T1 ،لـذا يمكـن ضرب طـرفي معادلة القانـون العام
للغـازات في T للحصول على صيغة قانـون بويل (P2V2 = P1V1 ). أما بالنسبة لقانون شارل فيبقى الضغط ثابتا، بمعنى أن 2P = 1P،وعليه فإنه عند قسـمة طرفي معادلة القانون العام للغازات على P نحصل على صيغة قانون شارل "T2/V2 =T1/V1".
مسائل تدريبية (ص 103) :
افترض ان مقدار الغاز ثابت في المسائل الآتية :
11 . تحدث عينة من الهواء في حقنة ضغطا مقداره atm 02.1 عند C˚22 ووضعت هذه الحقنة في حمام ماء يغلي درجة حرارة C˚100.0 وازداد الضغط إلى atm 1.23 بدفع مكبس الحقنة إلى الخارج ، مما ادى الى زيادة الحجم الى ml 0.224 فكم كان الحجم الابتدائي ؟
جـ :
12 . يحتوي بالون على ml 146.0 من الغاز المحصور تحت ضغط مقداره atm 1.30 ودرجة حرارة C˚5.0 فاذا تضاعف الضغط وانخفضت درجة الحرارة الى C˚2.0 فكم يكون حجم الغاز في البالون ؟
جـ :
13 . اذا زادت درجة الحرارة في الاسطوانة المجاورة لتصل إلى C˚30.0 ، وزاد الضغط إلى 1.20 atm فهل يتحرك مكبس الاسطوانة الى اعلى ام الى اسفل ؟
جـ :
يتحرك المكبس الى الاعلى
جـ :
جـ :
التفكير الناقد :
جـ : ينص قانون بويل على أن حجم الغاز يتناسب تناسبا عكسيا مع الضغط الواقع عليه عند درجة حرارة ثابتة، فيزداد حجم الرئتين في أثناء عملية الاستنشاق، ويقل الضغط مما يسمح للهواء بالدخول إلى الرئتين، ويقل حجم الرئتين في أثناءعملية الزفير ويزيد الضغط مما يسمح للهواء بالخروج منهما.
2- وضح ما يحدث داخل الرئتين عندما يتعرض الإنسان لضربة على البطن، ويخرج الهواء منه. استخدم قانون بويل لتفسير إجابتك.
جـ :عندما يضرب أحد على بطنه فإن الحجاب الحاجز يشل مؤقتا وعندما لا يتحرك الحجاب الحاجز إلى الأعلى والأسفل فإن حجم الرئتين لا يتغير، وإذا لم يتغير حجم الرئتين فإن الضغط داخلهما لا يتغير، وعليه فلن يخرج الهواء من الرئتين أو يدخل إليهما.
3- استنتج َ تْفقد بعض أجزاء الرئتين مرونتها وتتضخم، وينتج عن ذلك مرض انتفاخ الرئتين.كيف تستدل من قانون بويل على أن هذا الأمر يؤثر في عملية التنفس؟
جـ : يسبب فقدان أجزاء من الرئتين إلى نقصان مرونتها مما يجعل التغير في حجمها أمرا صعبا وعليه فسيقل الاختلاف في الضغط ، ويصبح من الصعب خروج الهواء من الرئتين أو الدخول إليهما.
4- فسر السبب في تعليم الغواصين المبتدئين الذين يحملون جهاز التنفس تحت الماء عدم حبس انفاسهم في أثناء صعودهم من المياة العميقة.
جـ : عندما يصعد غواص بجهاز التنفس إلى أعلى سطح الماء، يقل الضغط وينتج عنه ازدياد في الحجم، فإذا حبس الغواص أنفاسه في أثناء صعوده إلى الأعلى فإن حجم الهواء في الرئتين سوف يزداد.
حل اختبر الرسم البياني ص97) : فسر لماذا يوضح الرسـم البياني الـثاني في الشكل 2-7 تناسبا طرديا مباشرا، في حين لا يوضح الرسم البياني الأول ذلك.
جـ : في الرسم البياني الثاني، تناظـر درجة حرارة K 0 الحجم ml 0 ،ومضاعفة درجة الحرارة يؤدي إلى تضاعف الحجم. أما في الرسم البياني الأول فلا تناظر درجـة الحـرارة oC 0 الحجـم ml 0 ،ولا تـؤدي مضاعفة درجة الحرارة إلى تضاعف الحجم.
مسائل تدريبية (ص99) :
افترض ان الضغط وكمية الغاز ثابتان في المسائل الاتية:
4 . ما الحجم الذي يشغله الغاز في البالون الموجود عن اليسار عند درجة K 250 ؟
جـ:
5 .شغل غاز عند درجة حرارة C ˚89 حجما مقداره L 0.67 عند اي درجة حرارة سيليزية سيزيد الحجم ليصل إلى L 1.12 ؟
جـ :
6 .اذا انخفضت درجة الحرارة السيليزية لعينة من الغاز حجمها L 0.3 من C ˚80.0 إلى C ˚30.0 فما الحجم الجديد للغاز ؟
جـ :
7 .تحفيز : يشغل غاز حجما مقداره L 0.67 عند درجة حرارة K 350 .ما درجة الحرارة اللازمة لخفض الحجم بمقدار %45 ؟
جـ :
استخدم الرسم البياني : قارن بين الرسوم البيانية في الشكلين 2-7 و 3-7 .
جـ : الرسـوم البيانية الثلاثة عبارة عن خطوط مسـتقيمة. ويظهر الرسـمان البيانيـان اللذانعبر فيهما عن درجة الحرارة بالكلفن تناسبا طرديا ، في حين تظهر الرسوم البيانية في الشكل 2-7 ارتباط الحجم بدرجة الحرارة،ويظهر الرسم البياني 3-7 ارتباط الضغط بدرجة الحرارة.
مسائل تدريبية (ص 101) :
- افترض ان حجم الغاز ومقداره ثاباتان في المسائل الآتية :
8 .اذا كان ضغط إطار سيارة atm 1.88 عند درجة حرارة C˚25 ، فكم يكون الضغط إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى C ˚37 ؟
جـ :
9 . يوجد غاز هيليوم في اسطوانة حجمها 2L ،تحت تأثير ضغط جوي مقداره atm 1.12 فاذا اصبح ضغط الغاز 2.56 atm ،عند درجة حرارة C ˚36.5 فما قيمة درجة حرارة الغاز الابتدائية ؟
جـ :
10 .تحفيز : اذا كان ضغط عينة من الغاز يساوي KPa 30.7 عند درجة حرارة C ˚0.00 ،فكم ينبغي ان ترتفع درجة الحرارة السيليزية للعينة حتى يتضاعف ضغطها ؟
جـ :
ماذا قرأت صـ 102 : اشتق قانون شارل، وقانون جاي- لوساك من القانون الجامع للغازات .
جـ :
التعبير عن القانون العام للغازات على
النحو الآتي:
TRN/T1 = P2V2/ T2
وتكـون درجة الحرارة ثابتة بالنسـبة لقانـون كولومبس أي أن T2 = T1 ،لـذا يمكـن ضرب طـرفي معادلة القانـون العام
للغـازات في T للحصول على صيغة قانـون بويل (P2V2 = P1V1 ). أما بالنسبة لقانون شارل فيبقى الضغط ثابتا، بمعنى أن 2P = 1P،وعليه فإنه عند قسـمة طرفي معادلة القانون العام للغازات على P نحصل على صيغة قانون شارل "T2/V2 =T1/V1".
مسائل تدريبية (ص 103) :
افترض ان مقدار الغاز ثابت في المسائل الآتية :
11 . تحدث عينة من الهواء في حقنة ضغطا مقداره atm 02.1 عند C˚22 ووضعت هذه الحقنة في حمام ماء يغلي درجة حرارة C˚100.0 وازداد الضغط إلى atm 1.23 بدفع مكبس الحقنة إلى الخارج ، مما ادى الى زيادة الحجم الى ml 0.224 فكم كان الحجم الابتدائي ؟
جـ :
12 . يحتوي بالون على ml 146.0 من الغاز المحصور تحت ضغط مقداره atm 1.30 ودرجة حرارة C˚5.0 فاذا تضاعف الضغط وانخفضت درجة الحرارة الى C˚2.0 فكم يكون حجم الغاز في البالون ؟
جـ :
13 . اذا زادت درجة الحرارة في الاسطوانة المجاورة لتصل إلى C˚30.0 ، وزاد الضغط إلى 1.20 atm فهل يتحرك مكبس الاسطوانة الى اعلى ام الى اسفل ؟
جـ :
جـ : في الرسم البياني الثاني، تناظـر درجة حرارة K 0 الحجم ml 0 ،ومضاعفة درجة الحرارة يؤدي إلى تضاعف الحجم. أما في الرسم البياني الأول فلا تناظر درجـة الحـرارة oC 0 الحجـم ml 0 ،ولا تـؤدي مضاعفة درجة الحرارة إلى تضاعف الحجم.
مسائل تدريبية (ص99) :
افترض ان الضغط وكمية الغاز ثابتان في المسائل الاتية:
4 . ما الحجم الذي يشغله الغاز في البالون الموجود عن اليسار عند درجة K 250 ؟
جـ:
5 .شغل غاز عند درجة حرارة C ˚89 حجما مقداره L 0.67 عند اي درجة حرارة سيليزية سيزيد الحجم ليصل إلى L 1.12 ؟
جـ :
6 .اذا انخفضت درجة الحرارة السيليزية لعينة من الغاز حجمها L 0.3 من C ˚80.0 إلى C ˚30.0 فما الحجم الجديد للغاز ؟
جـ :
جـ :
جـ : الرسـوم البيانية الثلاثة عبارة عن خطوط مسـتقيمة. ويظهر الرسـمان البيانيـان اللذانعبر فيهما عن درجة الحرارة بالكلفن تناسبا طرديا ، في حين تظهر الرسوم البيانية في الشكل 2-7 ارتباط الحجم بدرجة الحرارة،ويظهر الرسم البياني 3-7 ارتباط الضغط بدرجة الحرارة.
مسائل تدريبية (ص 101) :
- افترض ان حجم الغاز ومقداره ثاباتان في المسائل الآتية :
8 .اذا كان ضغط إطار سيارة atm 1.88 عند درجة حرارة C˚25 ، فكم يكون الضغط إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى C ˚37 ؟
جـ :
جـ :
10 .تحفيز : اذا كان ضغط عينة من الغاز يساوي KPa 30.7 عند درجة حرارة C ˚0.00 ،فكم ينبغي ان ترتفع درجة الحرارة السيليزية للعينة حتى يتضاعف ضغطها ؟
جـ :
ماذا قرأت صـ 102 : اشتق قانون شارل، وقانون جاي- لوساك من القانون الجامع للغازات .
جـ :
التعبير عن القانون العام للغازات على
النحو الآتي:
TRN/T1 = P2V2/ T2
وتكـون درجة الحرارة ثابتة بالنسـبة لقانـون كولومبس أي أن T2 = T1 ،لـذا يمكـن ضرب طـرفي معادلة القانـون العام
للغـازات في T للحصول على صيغة قانـون بويل (P2V2 = P1V1 ). أما بالنسبة لقانون شارل فيبقى الضغط ثابتا، بمعنى أن 2P = 1P،وعليه فإنه عند قسـمة طرفي معادلة القانون العام للغازات على P نحصل على صيغة قانون شارل "T2/V2 =T1/V1".
مسائل تدريبية (ص 103) :
افترض ان مقدار الغاز ثابت في المسائل الآتية :
11 . تحدث عينة من الهواء في حقنة ضغطا مقداره atm 02.1 عند C˚22 ووضعت هذه الحقنة في حمام ماء يغلي درجة حرارة C˚100.0 وازداد الضغط إلى atm 1.23 بدفع مكبس الحقنة إلى الخارج ، مما ادى الى زيادة الحجم الى ml 0.224 فكم كان الحجم الابتدائي ؟
جـ :
12 . يحتوي بالون على ml 146.0 من الغاز المحصور تحت ضغط مقداره atm 1.30 ودرجة حرارة C˚5.0 فاذا تضاعف الضغط وانخفضت درجة الحرارة الى C˚2.0 فكم يكون حجم الغاز في البالون ؟
جـ :
13 . اذا زادت درجة الحرارة في الاسطوانة المجاورة لتصل إلى C˚30.0 ، وزاد الضغط إلى 1.20 atm فهل يتحرك مكبس الاسطوانة الى اعلى ام الى اسفل ؟
جـ :
يتحرك المكبس الى الاعلى
ثانيا : حل التقويم (1-7) :
14. وضح العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة وحجم كمية ثابتة من الغاز .
جـ : تمثل هذه العلاقة بقانون الغازات العام
فعلى سبيل المثال : عندما ترتفع درجة الحرارة، فإما أن يزيد الحجم أو الضغط (أو كلاهما)
15 .اشرح أي المتغيرات الثلاثة، التي تؤثر في كمية ثابتة من الغاز، تتناسب تناسبا طرديا وايها تتناسب عكسيا
جـ : يتناسب كل من الضغط p والحجم V تناسبا عكسيا مع درجة الحرارة، كما يتناسب الضغط P والحجم V بعضهما مع بعض طرديا
16 .حلل اطلق بالون طقس إلى الغلاف الجوي،وأنت تعرف كلا من حجمه الابتدائي ودرجة حرارته وضغط الهواء فيه. ما المعلومات التي تحتاج إليها لحساب الحجم النهائي للبالون عندما يصل إلى أقصى ارتفاع له ؟ وأي القوانين تستخدم لحساب الحجم ؟
جـ : نحتاج إلى معرفة درجة الحرارة والضغط النهائيين لحساب الحجم النهائي. استخدم القانون العام للغازات.
17 .استنتج لماذا تضغط الغازات التي تستخدم في المستشفيات، ومنها الأكسجين ؟ ولماذا يجب حمايتها من ارتفاع درجات الحرارة ؟ وماذا يجب أن يحدث للاكسجين المضغوط قبل استنشاقه؟
جـ : كلما حصرت كتلة أكبر من الغاز في حجم أقل أصبح نقل الغاز وتخزينه اصعب . وتؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى ازدياد الضغط، وبالتالي قد تنفجر الأسطوانات. يجب ازالة ضغط الأكسجين قبل استنشاقه.
18 .احسب يحتوي اناء بلاستيكي صلب على L 1.00 من غاز الميثان عند ضغط جوي مقداره torr 660 ،ودرجة حرارة C˚22 ، ما مقدار الضغط الذي يحدثه الغاز عند ارتفاع درجة الحرارة إلى C˚44.6 ؟
جـ : 
19 صمم خريطة مفاهيمية توضح فيها العلاقات بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة في قوانين بويل، وشارل، وجاي- لوساك .
جـ : 
- حل استخدم الرسم البياني : استخدم الرسم لتحديد الحجم، إذا كان مقدار الضغط 2.5 atm .
جـ : 4 L
جـ : تمثل هذه العلاقة بقانون الغازات العام
15 .اشرح أي المتغيرات الثلاثة، التي تؤثر في كمية ثابتة من الغاز، تتناسب تناسبا طرديا وايها تتناسب عكسيا
جـ : يتناسب كل من الضغط p والحجم V تناسبا عكسيا مع درجة الحرارة، كما يتناسب الضغط P والحجم V بعضهما مع بعض طرديا
16 .حلل اطلق بالون طقس إلى الغلاف الجوي،وأنت تعرف كلا من حجمه الابتدائي ودرجة حرارته وضغط الهواء فيه. ما المعلومات التي تحتاج إليها لحساب الحجم النهائي للبالون عندما يصل إلى أقصى ارتفاع له ؟ وأي القوانين تستخدم لحساب الحجم ؟
جـ : نحتاج إلى معرفة درجة الحرارة والضغط النهائيين لحساب الحجم النهائي. استخدم القانون العام للغازات.
17 .استنتج لماذا تضغط الغازات التي تستخدم في المستشفيات، ومنها الأكسجين ؟ ولماذا يجب حمايتها من ارتفاع درجات الحرارة ؟ وماذا يجب أن يحدث للاكسجين المضغوط قبل استنشاقه؟
جـ : كلما حصرت كتلة أكبر من الغاز في حجم أقل أصبح نقل الغاز وتخزينه اصعب . وتؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى ازدياد الضغط، وبالتالي قد تنفجر الأسطوانات. يجب ازالة ضغط الأكسجين قبل استنشاقه.
18 .احسب يحتوي اناء بلاستيكي صلب على L 1.00 من غاز الميثان عند ضغط جوي مقداره torr 660 ،ودرجة حرارة C˚22 ، ما مقدار الضغط الذي يحدثه الغاز عند ارتفاع درجة الحرارة إلى C˚44.6 ؟
جـ :
19 صمم خريطة مفاهيمية توضح فيها العلاقات بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة في قوانين بويل، وشارل، وجاي- لوساك .
جـ :
- حل استخدم الرسم البياني : استخدم الرسم لتحديد الحجم، إذا كان مقدار الضغط 2.5 atm .
جـ : 4 L