قانون سرعة تدفق الغاز
ينص قانون سرعة تدفق الغاز على أن معدل سرعة تدفق الغاز يتناسب عكسيًا مع الجذر التربيعي للكتلة المولية لجزيئات الغاز. أي أن الغاز ذو الكتلة المولية الأقل سيتدفق بشكل أسرع من الغاز ذو الكتلة المولية الأعلى، عند نفس الظروف الأخرى.
يمكن التعبير عن قانون سرعة تدفق الغاز بالمعادلة التالية:
معدل تدفق الغاز = (1/√M) × ثابت
حيث:
- معدل تدفق الغاز: هو مقدار الغاز الذي يمر عبر فتحة أو منطقة في وحدة الزمن.
- M: الكتلة المولية للغاز.
- ثابت: هو ثابت يعتمد على الظروف الأخرى، مثل درجة الحرارة والضغط.
تفسير قانون سرعة تدفق الغاز
يمكن تفسير قانون سرعة تدفق الغاز من خلال النظر إلى حركة الجزيئات الفردية للغاز. الجزيئات ذات الكتلة المولية الأقل تكون أصغر حجمًا، وبالتالي لها سرعة أكبر. وذلك لأن سرعة الجزيء تعتمد على طاقتها الحركية، والتي بدورها تعتمد على كتلة الجزيء وسرعته الخطية.
على سبيل المثال، إذا كان لدينا فتحة صغيرة، فإن جزيئات الغاز ذات الكتلة المولية الأقل ستكون قادرة على المرور عبر الفتحة بشكل أسرع من جزيئات الغاز ذات الكتلة المولية الأعلى. وذلك لأن جزيئات الغاز ذات الكتلة المولية الأقل ستواجه مقاومة أقل من جزيئات الغاز ذات الكتلة المولية الأعلى.
علاقة قانون سرعة تدفق الغاز بالقوانين الأخرى
يرتبط قانون سرعة تدفق الغاز بالعديد من القوانين الأخرى في الفيزياء والكيمياء. على سبيل المثال:
- القانون العام للغازات: ينص القانون العام للغازات على أن الضغط والحجم ودرجة الحرارة للغاز يرتبطان بعلاقة خطية.
- قانون دالتون: ينص قانون دالتون على أن ضغط خليط من الغازات يساوي مجموع ضغوط الغازات المكونة له.
- قانون باسكال: ينص قانون باسكال على أن الضغط المطبق على سطح سائل أو غاز ينتقل بالتساوي إلى جميع أجزاء السائل أو الغاز.
يمكن استخدام قانون سرعة تدفق الغاز لشرح العديد من الظواهر الطبيعية، مثل انتشار الروائح واختلاط الغازات. كما أنه يستخدم في العديد من التطبيقات العملية، مثل صناعة الأدوية وصناعة الأغذية.
