גז

איור המדמה תנועת מולקולות גז

גז הוא מצב צבירה של החומר, בו המולקולות רחוקות אחת מהשנייה, המשיכה ביניהן נמוכה, והן נעות בחופשיות בהתאם לצורת הכלי בו נמצאים. גז, בדומה לנוזל, מסוגל לזרום, ואינו מתנגד לשינוי בצורתו. בניגוד לנוזל, לגז אין נפח קבוע, והוא נוטה להתפשט כדי למלא את כל הנפח שהוקצב לו (חוק אבוגדרו). האנרגיה הקינטית של גז גדולה מזו של נוזל או מוצק, אך קטנה מזו של הפלזמה.

המילה גז בשפת יום-יום מתייחסת לחומרים שבטמפרטורת החדר נמצאים במצב צבירה גזי.

גזים נבדלים במשוואת המצב שלהם. ככל שהגז נמצא בטמפרטורה הקרובה יותר לטמפרטורת הרתיחה שלו, הוא קרוב יותר למצב הנוזל. בטמפרטורות נמוכות נוצרים קשרים חזקים יותר בין המולקולות. חוק אבוגדרו אומר שבתנאי לחץ וטמפרטורה שווים, כמות שווה של גז אידאלי תתפוס את אותו נפח ולא משנה גודל המולקולה. עבור גזים בלתי־אידאליים, קשר זה, הקרוי משוואת המצב, משתנה. גז ואן דר ואלס הוא דוגמה לגז בלתי־אידאלי.

מולקולות הגז יכולות להיות בעלות מבנים מגוונים, המשפיעים על האנרגיה הפנימית של הגז. הגז יכול להיות למשל חד אטומי, כפי שנפוץ בגזים אצילים, דו-אטומי, למשל כלור, חמצן או חנקן, או בעל מבנה מורכב יותר, אשר עשוי לערב מבנה מרחבי, למשל מולקולת המים, שהיא תלת אטומית כפופה. למבנה מולקולת הגז יש השפעה על דרגות החופש שלה, כלומר על יכולת התנועה של האטומים במולקולה זה ביחס לזה. לגז חד אטומי אין דרגות חופש נוספות כלל, פרט למיקומה ומהירותה של המולקולה. בגז דו-אטומי, יכולים האטומים להתקרב ולהתרחק זה מזה, בדומה לקפיץ. זו דרגת חופש אחת. המיקום המרחבי של הקו המחבר את האטומים אינו משנה, מכיוון שאין למה להשוותו.

עבור גזים בעלי מספר רב יותר של אטומים, דרגות החופש סבוכות יותר. פרט למרחקים בין המולקולות, משנות גם הזוויות שבין הקווים המחברים את האטומים.

חלקיקי הגז נמצאים בתנועה מתמדת וביניהם הרבה ריק יחסית לנוזל ולמוצק בגלל תנועת חלקיקיו הגז נוטה להתפשט בחלל הנתון לו. כמות הגז נמדדת במול מולקולות.

מקור השם

את המונח "גז" טבע הרופא והכימאי הפלמי, יאן בפטיסט ואן הלמונט במאה ה-17. הוא הסביר, בספר שהופיע ב-1648, לאחר מותו, שיצר מילה חדשה לאדי המים הנוצרים עקב קור האוויר, והתבסס על המילה היוונית כאוס (χάος), במובן ריק (מצב העולם לפני הבריאה). ההגייה ההולנדית של שתי המילים דומה, כפי ששני המונחים דומים במהותם, טען ואן הלמונט. כך עברה המלה GAS לשפות אירופה האחרות.

דוגמאות לגזים נפוצים

• חמצן
• חנקן
• פחמן דו-חמצני
• מתאן
• בוטאן (גז בישול)
• הליום
• מימן

ראו גם

• גז אידאלי
• גז אציל
• גז טבעי
• התאוריה הקינטית של הגזים
• מכשיר קיפ – מתקן להפקת גז