تعتبر الغاز أحد المصادر الحيوية للطاقة في حياتنا اليومية، وتحمل فوائد عديدة للبشر نتيجة اكتشافه واستخدامه. ومع ذلك، من الضروري أن نتكاتف جميعًا للمحافظة على مصادر الغاز، باعتبارها من الموارد البيئية الطبيعية المعرضة للخطر. في هذا المقال، سنستعرض تفاصيل حول الغاز وخصائصه الأساسية.
ما هو الغاز؟
- الغاز مادة توجد في حالتين مختلفتين: الحالة السائلة والحالة الصلبة. ينتشر الغاز عادة في البيئة الطبيعية بأشكال متعددة.
- يمكن أن يوجد غاز بشكل منفرد، مثل “الأكسجين، الكلور، الهيليوم”، أو يتكون من تفاعل أكثر من عنصر معًا.
- على سبيل المثال: “غاز الميثان، ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد النيتروجين”.
- تختلف الغازات من حيث خصائصها واستخداماتها، ومدى تفاعل كل نوع مع المواد الأخرى.
خصائص الغاز
تمتلك الغازات مجموعة من الخصائص المميزة، ومن أبرز هذه الخصائص ما يلي:
القابلية للضغط
- يمكن ضغط الغازات في أسطوانات، وقد توصل العلماء إلى ذلك بسبب ملاحظة تباعد جزيئات الغاز عن بعضها، مما يسهل عملية الضغط.
- فالضغط المطبق يجعل الجزيئات تقترب من بعضها بالشكل المرغوب.
- على عكس الموارد الأخرى، سواء بصورتها السائلة أو الصلبة، حيث تكون جزيئاتها متقاربة جدًا مما يصعب عملية الضغط.
- هذا يسمح بتخزين الغازات في الأسطوانات ونقلها بسهولة دون أي عوائق.
الانتشار السريع
- تتميز جزيئات الغاز بالقدرة على الانتشار بسرعة كبيرة، مما يتيح لها تغطية مساحات واسعة خلال لحظات.
- هناك نوع من القوة الضعيفة التي تربط أجزاء الغاز، مما يؤدي إلى تباعدها بمجرد انطلاقها.
- بالمقارنة مع الأجسام الصلبة، حيث تبقى جزيئاتها متماسكة نتيجة للجاذبية القوية.
- بالنسبة للسوائل، تكون عملية الانتشار أبطأ قليلًا بسبب تماسك جزيئاتها.
الحركة المستمرة
- تشير الأبحاث إلى أن جزيئات الغاز في حركة دائمة وسريعة وعشوائية.
- تولد الحركة طاقة حركية كبيرة، والتي تزداد مع التعرض للحرارة.
- تصطدم جزيئات الغاز بعضها ببعض وأيضاً مع جدران الوعاء، وتكون هذه التصادمات مرنة ولا تؤثر على حركة الغاز.
التغير في الحجم والشكل
- تتغير جزيئات الغاز بناءً على شكل وحجم الوعاء الذي يحتويها.
- يتأثر حجم الغاز بالضغط المطبق، مما يؤدي لتغيير حجمه من وعاء لآخر.
- بينما تبقى السوائل على حجم ثابت لا يتغير.
انخفاض الكثافة
- تعتبر الكثافة في الغازات من أقل المعدلات، وذلك بسبب تباعد جزيئاتها بشكل كبير.
- يتميز الغاز بأنه يحتوي على مساحات فارغة داخل الأسطوانات، مما يجعل كثافته أقل مقارنة بالمواد السائلة والصلبة.
الفرق بين الغاز المثالي والغاز الطبيعي
هناك عدة اختلافات بين الغاز المثالي والغاز الطبيعي، وأهمها:
الغاز المثالي
يتوافق الغاز المثالي مع نظرية حركة الجزيئات ولكن يتميز بعدة خصائص، منها:
- لا تشكل جزيئات الغاز المثالي كتلًا محددة أو أشكالًا معينة.
- لا توجد قوى جذب بين الجزيئات، مما يبقيها بعيدة عن بعضها.
- تتمتع الجزيئات في الغاز المثالي بطاقة حركية ثابتة، وتكون تصادماتها مرنة دون التأثير على طاقتها الحركية.
الغاز الطبيعي
على عكس الغاز المثالي، لا تنطبق ظروف الغاز المثالي على الغاز الطبيعي، الذي يتميز بعدة خصائص، منها:
- تترابط أجزاءه بقوة نتيجة لوجود قوى جذبية فيما بينها.
- يمكن أن يتشكل وفقًا لوعاء التخزين محددًا حجمه وكتلته.
- يوفر طاقة حركية تجعل أجزاءه تتحرك بشكل عشوائي، لكن التصادمات هنا قد لا تكون مرنة.
- تتغير الطاقة الحركية بناءً على الضغط ودرجة الحرارة، حيث تقترب من خصائص الغاز المثالي عند ارتفاع الضغط وارتفاع الحرارة، وتبتعد عنها عند انخفاض الضغط ودرجة الحرارة.
كيفية استخراج الغاز الطبيعي
تحتاج عملية استخراج الغاز الطبيعي إلى معالجة معينة قبل الاستخدام، تشمل:
- فصل بعض المكونات الرئيسية للغاز الطبيعي لجعله جاهزًا للاستخدام.
- من بين هذه المكونات هو أكسيد النيتروجين الناتج عن التفاعل مع الأكسجين.
- للحصول على أفضل جودة، يتم فصل الهيدروجين وبخار الماء وثاني أكسيد الكربون مع الحرص على الاحتفاظ بها.
- عدم فصل هذه المواد لا يؤثر فقط على جودة الغاز، بل يعرض خدمات النقل لمخاطر كبيرة.
- توجد غازات أخرى قد يتم فصلها بهدف التربح، مثل “البروبان، الإيثان، الهيليوم، والبيوتان”.
استخدامات الغاز الطبيعي
يعتبر الغاز الطبيعي مصدرًا هامًا للعديد من الفوائد، وقد تتجلى هذه الفوائد في:
- تعتبر مصدرًا أساسيًا للطاقة، مما يجعله ضروريًا في العديد من الصناعات الحيوية.
- يستخدم بشكل مباشر في صناعة الهيدروجين السائل، مما يسهم في استمرار العديد من الصناعات.
- يلعب دورًا رئيسيًا في تصنيع المواد البلاستيكية، الدهانات، ومنتجات زجاجية مختلفة.
- يدخل في إنتاج مادة الأمونيا التي تُستخدم كأسمدة للأراضي.
- يستخدم في صناعة المطاط والأحبار والعديد من الأدوات المنزلية الضرورية في الحياة اليومية.