Obecný zákon o plynném stavu

The Obecný zákon o plynném stavu uvažuje se kombinace tří zákonů o plynu: Boyleův zákon, Gay-Lussacův zákon a Charlesův zákon. Každý z nich má na starosti přiřazení dvou základních proměnných: tlaku, objemu a teploty.

Obecný zákon o plynném stavu stanoví neustálý vztah mezi tlakem, objemem a teplotou ve formě rovnice:

PV / T = P’V ’/ T’

To znamená, že Poměr tlak-objem vs. teplota bude mít stejnou hodnotu na začátku i na konci procesu zahrnujícího plyn. Takovým procesem může být expanze nebo kontrakce.

Charakteristika a vlastnosti plynů

S vědomím, že plyny jsou tvořeny rychle se pohybujícími molekulami, můžeme pochopit, proč jednají tak, jak jednají. Pokud sestoupíme do hlubokého dolu nebo půjdeme výtahem, naše ušní bubínky reagují na změnu výšky.

Ve vysokých nadmořských výškách jsou molekuly vzduchu dále od sebe a v hloubce dolu jsou blíže k sobě než na úrovni moře. Za předpokladu, že teploty jsou stejné, se molekuly pohybují stejnou rychlostí, ve skutečnosti stejnou rychlostí. průměrná rychlost, ale v dole zasáhly bubínek ve větším počtu než na hladině moře, ve stejném intervalu počasí.

Toto intenzivnější bombardování (větší tlak) ušních bubínků vytváří v uších zvláštní pocit sestupu do hlubokého dolu.

Boyleův zákon

Boyleův zákon je jedním ze zákonů o plynech a odkazuje na Kolísání objemu plynu v důsledku tlaku. Robert Boyle jako první pečlivě studoval vliv tlaku na objemy plynů.

Poznamenal, že všechny plyny se chovají stejně, když jsou vystaveny změnám tlaku, pokud Teplota zůstává konstantní.

Lze konstatovat takto:

„Objem veškerého suchého plynu se při konstantní teplotě mění nepřímo k tlaku, kterému je vystaven“

Lze jej vyjádřit matematicky takto:

V se mění jako 1 / P

V = k (konstantní) * 1 / P

Nebo V * P = k

Proto se také vyjadřuje:

„Pro jakoukoli hmotnost suchého plynu při konstantní teplotě je produkt objemu a tlaku konstantní.“

Charles Law

Charles studoval expanzi plynů a ukázal, že při udržování konstantního tlaku všechny plyny expandují ve stejné míře, když se zahřívají o stanovený počet stupňů.

Pokud se objem plynu měří při 32 ° F a teplota se zvýší na 33 ° F bez změny tlaku, zvýšení objemu se bude rovnat 1/492 originálu.

Charlesův zákon má jako matematický výraz:

V / T = V '/ T'

Znamená to, že vztah mezi objemem a teplotou je stejný, a to jak v počátečním stavu, tak v konečném stavu. To pokud Konstantní tlak.

Zákon Gay-Lussac

Gay-Lussac vyslovil zákon, který stanoví, jak souvisí tlak a teplota při jejich udržování konstantní objem, který plyn zabírá.

Když je tlak nízký, molekuly plynu budou více míchány. To souvisí s vysokou teplotou. Na druhé straně vyšší tlak zhustí molekuly a systém se ochladí.

Zákon Gay Lussaca je matematicky vyjádřen jako:

P / T = P '/ T'

Obecný zákon o plynném stavu

Při každém měření dané hmotnosti plynu si všimněte nejen objemu, ale také tlaku a teploty, při kterých bylo měření provedeno. Často je nutné vypočítat objem při podmínkách NTP (normální teplota a tlak), pokud je objem uveden za jiných podmínek, než jsou tyto.

Obecný zákon o plynném stavu bere v úvahu všechny proměnné kolísající z jednoho stavu rovnováhy do druhého, aniž by jedna z nich byla konstantní.

PV / T = P’V ’/ T’

Nadále se zjišťuje, že vztah těchto tří proměnných je konstantní: tlak-objem mezi teplotou.

Příklady obecného zákona o plynném stavu

1.-Množství plynu zabírá 300 ml při tlaku 283 K a 750 mm Hg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 750 mmHg

V = 300 ml

T = 283 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (750 mmHg) (300 ml) (273 K) / (760 mm Hg) (283 K)

V '= 286 ml

2.-Množství plynu zabírá 250 ml při 343 K a tlaku 740 mmHg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 740 mmHg

V = 250 ml

T = 343 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (740 mmHg) (250ml) (273K) / (760mmHg) (343K)

V '= 194 ml

3. - Množství plynu zabírá 100 ml při tlaku 453 K a tlaku 770 mm Hg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 770 mmHg

V = 100 ml

T = 453 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (770 mmHg) (100 ml) (273K) / (760mmHg) (453K)

V '= 61 ml

4.-Množství plynu zabírá 1 500 ml při tlaku 293 K a 745 mm Hg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 745 mmHg

V = 1 500 ml

T = 293 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (745 mmHg) (1 500 ml) (273 K) / (760 mm Hg) (293 K)

V '= 1370 ml

5.-Množství plynu zaujímá 2 400 ml při tlaku 323 K a tlaku 767 mm Hg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 767 mmHg

V = 2 400 ml

T = 323 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (767 mmHg) (2 400 ml) (273 K) / (760 mm Hg) (323 K)

V '= 2047 ml

6.-Množství plynu zabírá 1250 ml při 653 K a tlaku 800 mm Hg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 800 mmHg

V = 1250 ml

T = 653 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (800 mmHg) (1250 ml) (273 K) / (760 mm Hg) (653 K)

V '= 550 ml

7. - Množství plynu zabírá 890 ml při tlaku 393 K a 810 mmHg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 810 mmHg

V = 890 ml

T = 393 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (810 mmHg) (890 ml) (273 K) / (760 mm Hg) (393 K)

V '= 659 ml

8.-Množství plynu zabírá 320 ml při tlaku 233 K a 820 mmHg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 820 mmHg

V = 320 ml

T = 233 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (820 mmHg) (320 ml) (273 K) / (760 mmHg) (233 K)

V '= 404 ml

9.-Množství plynu zabírá 1210 ml při 413 K a tlaku 795 mmHg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 795 mmHg

V = 1210 ml

T = 413 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (795 mmHg) (1210 ml) (273 K) / (760 mm Hg) (413 K)

V '= 837 ml

10. - Množství plynu zabírá 900 ml při tlaku 288 K a 725 mm Hg. Najděte hlasitost za normálních podmínek: 273K a 760mmHg.

P = 725 mmHg

V = 900 ml

T = 288 tis

P ’= 760 mmHg

V '=?

T ’= 273 tis

PV / T = P’V ’/ T’

V '= (P V T') / (P 'T)

V '= (725 mmHg) (900 ml) (273 K) / (760 mmHg) (288 K)

V '= 814 ml