החוק הכללי של המדינה הגזית

ה החוק הכללי של המדינה הגזית השילוב בין שלושת חוקי הגז נחשב: חוק בויל, חוק גיי-לוסק וחוק צ'ארלס. כל אחד מהם אחראי על התייחסות לשניים מהמשתנים הבסיסיים: לחץ, נפח וטמפרטורה.

החוק הכללי של המדינה הגזית קובע את הקשר המתמיד בין לחץ, נפח וטמפרטורה, בצורה של המשוואה:

PV / T = P'V '/ T'

זה אומר ש- יחס נפח לעומת יחס טמפרטורה יהיה את אותו ערך גם בהתחלה וגם בסוף של תהליך הכרוך בגז. תהליך כזה יכול להיות התרחבות או התכווצות.

מאפיינים ותכונות של גזים

בידיעה כי גזים מורכבים ממולקולות שנעות במהירות, אנו יכולים להבין מדוע הם פועלים כפי שהם פועלים. אם נרד למכרה עמוק או נעלה במעלית, עור התוף מגיב לשינוי הגובה.

בגבהים גבוהים מולקולות האוויר רחוקות יותר זו מזו, ובעומק המכרה הן קרובות יותר זו לזו מאשר בגובה פני הים. בהנחה שהטמפרטורות זהות, המולקולות נעות באותה מהירות, למעשה באותה מהירות. מהירות ממוצעת, אך במכרה הם פגעו בעור התוף במספרים גדולים יותר מאשר בגובה פני הים, באותו מרווח של מזג אוויר.

הפצצה עזה יותר (לחץ נוסף) של עור התוף היא שמייצרת באוזניים את התחושה המוזרה של ירידה למכרה עמוק.

חוק בויל

חוק בויל הוא אחד מחוקי הגז, ומתייחס ל 

שונות בנפח הגז עקב לחץ. רוברט בויל היה הראשון שחקר בקפידה את השפעת הלחץ על נפחי הגזים.

הוא ציין כי כל הגזים מתנהגים באותה צורה כאשר הם נתונים לשינויים בלחץ, כל עוד הטמפרטורה נשארת קבועה.

ניתן לומר כדלקמן:

"נפח כל הגז היבש, בטמפרטורה קבועה, משתנה באופן הפוך ללחץ אליו הוא נתון"

זה יכול לבוא לידי ביטוי מתמטי כדלקמן:

V משתנה כמו 1 / P

V = k (קבוע) * 1 / P

או V * P = k

לכן זה בא לידי ביטוי גם:

"לכל מסה של גז יבש בטמפרטורה קבועה, תוצר הנפח והלחץ הוא קבוע."

חוק צ'ארלס

צ'ארלס בחן את התפשטות הגזים והראה כי, כשהחזק בלחץ קבוע, כל הגזים מתרחבים במידה שווה כאשר הם מחוממים במספר מעלות מוגדר.

אם נפח גז נמדד ב 32 ° F והטמפרטורה מוגברת ל 33 ° F מבלי לשנות את הלחץ, העלייה בנפח שווה ל- 1/492 מהמקור.

החוק של צ'ארלס יש לו ביטוי מתמטי:

V / T = V ’/ T’

זה מצביע על כך שהקשר בין עוצמת הקול לטמפרטורה זהה, הן במצב התחלתי והן במצב הסופי. זה אם ה לחץ מתמיד.

חוק גיי-לוסק

גיי-לוסאק חוקק את החוק הקובע כיצד קשורים לחץ וטמפרטורה כאשר הם נשמרים קבוע את הנפח שתופס הגז.

כאשר הלחץ נמוך, מולקולות הגז יהיו נסערות יותר. זה קשור לטמפרטורה גבוהה. מצד שני, לחץ גבוה יותר ידחס את המולקולות והמערכת תתקרר.

החוק של גיי לוסאק מתבטא באופן מתמטי כ:

P / T = P ’/ T’

החוק הכללי של המדינה הגזית

בכל פעם שמודדים מסה מסוימת של גז, שימו לב לא רק לנפח, אלא גם ללחץ והטמפרטורה שבהם נעשתה המדידה. לעיתים קרובות יש צורך לחשב את עוצמת הקול בתנאי NTP (טמפרטורה ולחץ רגילים), כאשר הנפח ניתן בתנאים שאינם אלה.

החוק הכללי של המדינה הגזית לוקח בחשבון את כל המשתנים המשתנים ממצב אחד של שיווי משקל למשנהו, מבלי שאחד מהם יהיה קבוע.

PV / T = P'V '/ T'

ממשיך לקבוע כי הקשר בין שלושת המשתנים הללו הוא קבוע: לחץ נפח בין טמפרטורה.

דוגמאות לחוק הכללי של המדינה הגזית

1. -כמות של גז תופסת 300 מ"ל ב 283K ו 750mmHg של לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 750 מ"מ כספית

V = 300 מ"ל

T = 283K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 286 מ"ל

2. -כמות גז תופסת 250 מ"ל ב -343 K ו -740 מ"מ כספית לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 740 מ"מ כספית

V = 250 מ"ל

T = 343K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 194 מ"ל

3. -כמות של גז תופסת 100 מ"ל ב 453K ו 770mmHg לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 770mmHg

V = 100 מ"ל

T = 453K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 61 מ"ל

4. -כמות גז תופסת 1500 מ"ל בלחץ 293K ו -745 מ"מ כספית. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 745mmHg

V = 1500 מ"ל

T = 293K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 1370 מ"ל

5. -כמות של גז תופסת 2400 מ"ל ב 323K ו 767mmHg לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 767 מ"מ כספית

V = 2400 מ"ל

T = 323K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 2047 מ"ל

6. -כמות גז תופסת 1250 מ"ל בלחץ 653K ו -800 מ"מ כספית. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 800 מ"מ כספית

V = 1250 מ"ל

T = 653K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 550 מ"ל

7. -כמות גז תופסת 890 מ"ל ב 393 K ו 810 מ"מ כספית לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 810mmHg

V = 890 מ"ל

T = 393K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 659 מ"ל

8.-כמות גז תופסת 320 מ"ל ב 233K ו 820 מ"מ כספית לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 820 מ"מ כספית

V = 320 מ"ל

T = 233K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 404 מ"ל

9.-כמות גז תופסת 1210 מ"ל ב -413 K ו 795 מ"מ כספית לחץ. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 795 מ"מ כספית

V = 1210 מ"ל

T = 413K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 837 מ"ל

10.-כמות גז תופסת 900 מ"ל בלחץ 288K ו -725 מ"מ כספית. מצא את עוצמת הקול בתנאים רגילים: 273K ו- 760mmHg.

P = 725mmHg

V = 900 מ"ל

T = 288K

P ’= 760 מ"מ כספית

V ’=?

T ’= 273K

PV / T = P'V '/ T'

V ’= (P V T’) / (P ’T)

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

V ’= 814 מ"ל