قياس ضغوط الغازات المحصورة - قياس ضغط الغازات داخل نظام مغلق

 

قياس ضغوط الغازات

في كثير من الحالات يكون من المهم معرفة ضغط غاز ما في نظام مغلق تنتج فيه غازات من خلال تفاعلات مثلا، وفي هذه الحالة فإن الضغط للغاز داخل هذا النظام يقاس بجهاز يسمى المانومتر (Manometer).

وهناك نوعان من المانومتر، نوع مفتوح الطرف ، ونوع مغلق الطرف.

 

 

المانومتر المفتوح الطرف

جهاز لقياس ضغط الغازات في المعمل ويتكون من أنبوب زجاجي شبه مملوء بسائل ما مثل الزئبق، على شكل حرف ( U - tube) مفتوح من طرف واحد (ذراع مفتوحة الضغط الهواء الجوي). وموصول من الطرف الآخر بقارورة زجاجية (وعاء الغاز. النظام يمكن فصلها وملؤها بالغاز المراد قياس ضغطه ثم وصلها مرة أخرى بالأنبوب وغلقها بصمام يفصل بينهما بحيث يمكن التحكم فيه بالفتح والإغلاق. وللحصول على ضغط الغاز في هذا النظام (Pgas) يتم بمقارنة الضغطين الممارسين في كلا الذراعين عند المستوى المرجعي (h0) والذي تم اختياره على أنه ارتفاع العمود الأقصر. فالضغط الممارس على العمود الأيسر، عندما تكون ( Patm > Pgas ) هو ببساطة Pgas)، بينما على نفس المستوى في الذراع اليمنى يكون الضغط عبارة عن الضغط الجوي (Pan) زائدا الضغط الممارس من قبل عمود الزئبق الذي يرتفع فوق السطح المرجعي (Pig).

عندما يكون ضغط الغاز ( Pgas) مساويا للضغط الجوي (Patm) يكون مستوى الزئبق على جانبي الأنبوبة متساويا ( Pgas=Patm ) أي أن (0 = ∆h).

أما إذا كان ضغط الغاز مختلفا عن الضغط الجوي فإن ارتفاع الزئبق في الجانبين يكون مختلفا. والفرق في ارتفاع الزئبق (∆h=h1-h2) يمثل الفرق بين ضغط الغاز والضغط الجوي .

فإذا كان ضغط الغاز (Pgas) أعلى من الضغط الجوي( Patm) فإن السائل في الذراع المفتوح للهواء الجوي يكون مستواه أعلى من الذراع الأخرى المتصلة بالغاز ( Patm > Pgas). (فسيجبر الزئبق في الذراع اليسرى على الإتجاه إلى أسفل مسببا ارتفاع الزئبق في الذراع اليمني (شكل 16 ب) وبالتالي فإن الفرق في ارتفاع الزئبق في الجانبين (∆h=h1-h2) يضاف إلى قيمة الضغط الجوي للحصول على ضغط الغاز.

ويقاس الضغط الجوي (Patm) بالبارومتر. أما (PHg) فهو عبارة عن الفرق بين ارتفاعي عمودي الزئبق (∆h).

أما إذا كان ضغط الغاز (Pas) أقل من الضغط الجوي (Patm) فإن مستوى السائل (الزئبق) في الذراع المتصلة بالغاز يكون أعلى من مستواه في الذراع الأخرى المتصلة بالهواء الجوي :  ( Patm < Pgas). وبالتالي يطرح هذا الفرق في الإرتفاع من قيمة الضغط الجوي للحصول على ضغط الغاز.

لذلك عندما يكون Pgas أقل من Patm يتم حساب ضغط الغاز في الجهاز عن طريق طرح الفارق بين ارتفاعي العمودين من الضغط الجوي

 

 

 

المانومتر المغلق النهاية

يستعمل عادة، مانومتر مغلق النهاية Closed- End Manometer في قياس الضغوط المنخفضة لغازات (عادة أقل بكثير من الضغط الجوي). ويتألف هذا المانومتر من أنبوب على شكل حرف (U) إحدى ذراعيه مغلقة والأخرى موصولة بالجهاز.

. وعندما يكون ضغط الغاز في الجهاز مساويا للضغط الجوي (Pan) يكون الذراع الأيمن ممتلئا تماما، بينما يكون الذراع الأيسر ممتلئا جزئيا فقط. وإذا انخفض ضغط الغاز في الجهاز فسيزداد المستوى في الذراع الأيسر، مما يسبب نقصان المستوى في الذراع الأيمن. وعند المستوى المرجعي، فإن الضغط الممارس على الذراع اليسرى يساوي Peas بينما الضغط على الذراع اليمني هو Pig (الحيز فوق الزئبق فراغ). وعندما يصبح العمودان ثابتين، Peas= PHig ، يتم إيجاد الضغط الممارس من قبل الغاز ببساطة على شكل الفارق في ارتفاعي السائل في ذراعي المانومتر.

 

 

 

 

المصادر

1.      أحمد عبد العزير العويس و سليمان حماد الخويطر و عبد العزيز إبراهيم الواصل و عبد العزيز عبد الله السحيباني ، الكيمياء العامة ، دار الخريجي، الرياض، 1996م.

2.      جوردن م بارو، الكيمياء الفيزيائية، ترجمة أحمد محمد عزام، دار ماجروهيل، 1998م.

3.      سليمان حماد الخويطر و عبد العزيز عبد الله السحيباني، الثرموديناميك الكيميائي، دار الخريجي، الرياض، 1998م.

4.      سمير مصطفى المدني، أساسيات الكيمياء العامة، جامعة الملك سعود - النشر العلمي و المطابع، الرياض، 1998م.

5.      الكيمياء العامة - احمد بن عبدالعزيز العويس و آخرون- دار الخريجي للنشر و التوزيع ط2. 1996م.

6.      سمير مصطفى المدني ، كتاب أساسيات الكيمياء العامة ، ( منشورات جامعة الملك سعود1997 م.

7.       حسن محمد الحازمي و محمد إبراهيم الحسن ، كتاب الكيمياء العضوية ، مكتبة الخريجي 1990م.

8.      Ralph H. Petruccii and William S. Harwood, General Chemistry, Principle and Modern Applications, Prentice-Hall, New Gersey, 1997.

9.      James E. Brady and John R. Holum, Chemistry, The study of Matter and its Changes, Wiley, New York, 1993.

10.   Petter Atkins and Loretta Jones, Chemistry, Matter and Change, 3d Edition, W.H. Freedman and Co., New York, 1997.

11.    James E. Brady, General Chemistry, Principles and Structure, 5th Edition, Wiley, New York, 1990.

12.   David E. Goldberg, Schaum's Outline Series, Theory and Problems of Chemistry Foundations, International Editions, McGraw-Hill, New York, 1991.

13.   James E. Brady and John R. Holum, Fundamentals of Chemistry, 34 Edition, Wiley, New York, 1988.

14.   Raymond Chang, Chemistry, 5th Edition, International Edition, McGraw-Hill, New York, 1994.

15.   R. Abu-Etta, Y. Essa and A. El-Ansary, General Chemistry, Cairo University Press, 1998.

16.   P.W. Atkins, Physical Chemistry, Oxford Press, Oxford, UK, 1982.

17.    G.M. Barrow. Physical Chemistry, MacGraw-Hill, New York, USA, 1996.

18.   Maurice Wahba, Hanna A. Rizk, Introduction to Physical Chemistry, Anglo Egyptian, 1978.

19.   Robert A. Alberty and Robert J. Silby, Physical Chemistry, Wiley, New York, 1992.

20.  Whitten, etal , General Chemistry with Qualitative Analysis , 3rd ed., Saunders college publishing