Γενικό δίκαιο του αερίου κράτους

ο Γενικό δίκαιο του αερίου κράτους Ο συνδυασμός των τριών νόμων για το φυσικό αέριο θεωρείται: ο νόμος του Boyle, ο νόμος του Gay-Lussac και ο νόμος του Καρόλου. Κάθε ένας είναι υπεύθυνος για τη συσχέτιση δύο από τις βασικές μεταβλητές: Πίεση, Όγκος και Θερμοκρασία.

Ο γενικός νόμος του κράτους αερίου καθορίζει τη συνεχή σχέση μεταξύ πίεσης, όγκου και θερμοκρασίας, με τη μορφή της εξίσωσης:

PV / T = P'V '/ T'

Αυτό σημαίνει ότι το Λόγος πίεσης-όγκου έναντι θερμοκρασίας θα έχει το ίδια αξία τόσο στην αρχή όσο και στο τέλος μιας διαδικασίας που περιλαμβάνει αέριο. Μια τέτοια διαδικασία μπορεί να είναι μια επέκταση ή συστολή.

Χαρακτηριστικά και ιδιότητες των αερίων

Γνωρίζοντας ότι τα αέρια αποτελούνται από γρήγορα κινούμενα μόρια, μπορούμε να καταλάβουμε γιατί δρουν με τον ίδιο τρόπο. Εάν κατεβούμε σε ένα βαθύ ορυχείο ή ανεβούμε σε ανελκυστήρα, τα τύμπανα μας ανταποκρίνονται στην αλλαγή του υψομέτρου.

Σε μεγάλα υψόμετρα, τα μόρια του αέρα είναι πιο μακριά, και στο βάθος ενός ορυχείου είναι πιο κοντά μεταξύ τους από το επίπεδο της θάλασσας. Υποθέτοντας ότι οι θερμοκρασίες είναι ίδιες, τα μόρια κινούνται με την ίδια ταχύτητα, στην πραγματικότητα με την ίδια ταχύτητα. μέση ταχύτητα, αλλά στο ορυχείο χτύπησαν το τύμπανο σε μεγαλύτερο αριθμό από ό, τι στο επίπεδο της θάλασσας, στο ίδιο διάστημα του καιρός.

Αυτός ο πιο έντονος βομβαρδισμός (περισσότερη πίεση) των τυμπάνων είναι αυτό που παράγει στα αυτιά την ιδιαίτερη αίσθηση της κατάβασης σε ένα βαθύ ορυχείο.

Ο νόμος του Boyle

Ο νόμος του Boyle είναι ένας από τους νόμους περί φυσικού αερίου και αναφέρεται στο Διακύμανση του όγκου αερίου λόγω πίεσης. Ο Robert Boyle ήταν ο πρώτος που μελέτησε προσεκτικά την επίδραση της πίεσης στους όγκους των αερίων.

Παρατήρησε ότι όλα τα αέρια συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όταν υπόκεινται σε αλλαγές πίεσης, υπό τον όρο ότι Η θερμοκρασία παραμένει σταθερή.

Μπορεί να δηλωθεί ως εξής:

"Ο όγκος όλων των ξηρών αερίων, σε σταθερή θερμοκρασία, ποικίλλει αντιστρόφως στην πίεση στην οποία υπόκειται"

Μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά ως εξής:

Το V ποικίλλει ως 1 / P

V = k (σταθερά) * 1 / P

Ή V * P = k

Ως εκ τούτου εκφράζεται επίσης:

"Για οποιαδήποτε μάζα ξηρού αερίου σε σταθερή θερμοκρασία, το προϊόν του όγκου και της πίεσης είναι σταθερό."

Ο Charles Law

Ο Charles μελέτησε την επέκταση των αερίων και έδειξε ότι, διατηρώντας σταθερή την πίεση, όλα τα αέρια επεκτείνονται σε ίσο βαθμό όταν θερμαίνονται από έναν καθορισμένο αριθμό βαθμών.

Εάν ένας όγκος αερίου μετρηθεί στους 32 ° F και η θερμοκρασία ανυψωθεί σε 33 ° F χωρίς να μεταβληθεί η πίεση, η αύξηση του όγκου είναι ίση με το 1/492 του αρχικού.

Ο νόμος του Καρόλου έχει ως μαθηματική έκφραση:

V / T = V "/ T"

Δείχνει ότι η σχέση μεταξύ όγκου και θερμοκρασίας είναι η ίδια, τόσο σε αρχική κατάσταση όσο και σε τελική κατάσταση. Αυτό εάν το Σταθερή πίεση.

Ο νόμος των ομοφυλόφιλων

Ο Gay-Lussac διατύπωσε τον νόμο που καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο σχετίζονται η πίεση και η θερμοκρασία όταν διατηρούνται σταθεροποιεί τον όγκο που καταλαμβάνει το αέριο.

Όταν η πίεση είναι χαμηλή, τα μόρια αερίου θα αναδεύονται περισσότερο. Αυτό σχετίζεται με υψηλή θερμοκρασία. Από την άλλη πλευρά, μια υψηλότερη πίεση θα συμπιέσει τα μόρια και το σύστημα θα κρυώσει.

Ο νόμος του Gay Lussac εκφράζεται μαθηματικά ως:

P / T = P '/ T'

Γενικό δίκαιο του αερίου κράτους

Κάθε φορά που μετράται μια δεδομένη μάζα αερίου, σημειώστε όχι μόνο τον όγκο, αλλά και την πίεση και τη θερμοκρασία στην οποία έγινε η μέτρηση. Συχνά είναι απαραίτητο να υπολογιστεί ο όγκος σε συνθήκες NTP (Κανονική θερμοκρασία και πίεση), όταν ο όγκος δίνεται σε συνθήκες διαφορετικές από αυτές.

Ο γενικός νόμος του κράτους αερίου λαμβάνει υπόψη όλες τις μεταβλητές ως κυμαινόμενες από τη μία κατάσταση ισορροπίας στην άλλη, χωρίς καμία από αυτές να είναι σταθερή.

PV / T = P'V '/ T'

Εξακολουθεί να αποδεικνύεται ότι η σχέση αυτών των τριών μεταβλητών είναι σταθερή: Πίεση-Όγκος μεταξύ Θερμοκρασίας.

Παραδείγματα του γενικού νόμου του κράτους αερίου

1.-Μια ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 300 ml στα 283K και 750mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 750mmHg

V = 300 ml

Τ = 283Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

V ’= (750mmHg) (300ml) (273K) / (760mmHg) (283K)

V ’= 286 ml

2.-Μια ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 250 ml στα 343K και 740mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 740mmHg

V = 250 ml

Τ = 343Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 194 ml

3. -Η ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 100 ml στα 453K και 770mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 770 mmHg

V = 100 ml

Τ = 453Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 61 ml

4. -Η ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 1500 ml στα 293K και 745mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

Ρ = 745 mmHg

V = 1500 ml

Τ = 293Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

V ’= (745mmHg) (1500ml) (273K) / (760mmHg) (293K)

V ’= 1370 ml

5.-Μια ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 2400 ml στα 323K και 767mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

Ρ = 767 mmHg

V = 2400 ml

Τ = 323Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

V ’= (767mmHg) (2400ml) (273K) / (760mmHg) (323K)

V ’= 2047 ml

6. -Η ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 1250 ml στα 653K και 800mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 800mmHg

V = 1250 ml

Τ = 653Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

V ’= (800mmHg) (1250ml) (273K) / (760mmHg) (653K)

V ’= 550 ml

7.-Μια ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 890 ml στα 393K και 810mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 810 mmHg

V = 890 ml

Τ = 393Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

V ’= (810mmHg) (890ml) (273K) / (760mmHg) (393K)

V ’= 659 ml

8. -Η ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 320 ml στα 233K και 820 mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 820 mmHg

V = 320 ml

Τ = 233Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 404 ml

9. -Η ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 1210 ml στα 413K και 795mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

Ρ = 795 mmHg

V = 1210 ml

Τ = 413Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

V ’= (795mmHg) (1210ml) (273K) / (760mmHg) (413K)

V ’= 837 ml

10.-Μια ποσότητα αερίου καταλαμβάνει 900 ml στα 288K και 725mmHg της πίεσης. Βρείτε την ένταση σε κανονικές συνθήκες: 273K και 760mmHg.

P = 725mmHg

V = 900 ml

Τ = 288Κ

P ’= 760mmHg

V ’=;

T ’= 273Κ

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 814 ml