Каковы газовые законы?
Газовые законы - это набор законов, которые описывают поведение газов при различных условиях температуры, давления и объема. Эти законы были разработаны такими учеными, как Роберт Бойль, Закон Чарльза и закон Гей-Люссака, и они основаны на идее, что частицы в газе находятся в постоянном движении и взаимодействуют друг с другом только через столкновения. Газовые законы описывают, как связаны давление, объем и температура газа, и их можно использовать для прогнозирования поведения газов в различных условиях.
Например, закон идеального газа гласит, что давление, объем и температура газа прямо пропорциональны друг другу, пока количество частиц и масса газа остаются постоянными. Этот закон можно использовать для вычисления свойств газа, таких как его плотность или молярная масса, при наличии определенной информации о его давлении, объеме и температуре. Газовые законы являются важной концепцией в химии, и они используются для объяснения многих свойств и поведения газов.
Закон идеального газа - это уравнение состояния, которое описывает идеальные газы. Это уравнение состояния связывает давление, объем, температуру и массу газа и очень полезно для описания того, как газы будут вести себя в идеальных условиях. Это наиболее распространенное уравнение состояния для газов.
Несколько примечательных других газовых законов - это уравнение состояния Ван-дер-Вааля и уравнение состояния Вириала, которые оба описывают состояние газов в неидеальных состояниях. Подробнее об этом читайте в нашей статье об уравнении Ван-дер-Вааля.
Уравнение идеального газа было впервые сформулировано Бенуа Полем Эмилем Клапейроном в 1834 году как комбинация закона Бойля, закона Шарля, закона Авогадро и закона Гей-Люссака. Клапейтон был французским инженером и одним из основателей термодинамики.
Каковы свойства идеального газа?
Газы состоят из большого количества частиц, постоянно сталкивающихся друг с другом случайным образом. Для моделирования и прогнозирования поведения газов была создана концепция идеального газа. Чтобы газ был идеальным, необходимо сделать несколько предположений. Их также можно рассматривать как свойства идеального газа.
Во-первых, мы предполагаем, что объем частиц газа незначителен. Это означает, что объем контейнера намного больше, чем объем частиц газа.
Второе предположение, которое мы делаем, состоит в том, что частицы газа имеют одинаковый размер и не имеют межмолекулярных сил с другими частицами газа.
В-третьих, мы предполагаем, что частицы газа движутся случайным образом в соответствии с законами движения Ньютона.
Наконец, мы предполагаем, что все столкновения идеально упругие и не имеют потерь энергии. Это означает, что столкновения между частицами газа и стенками не теряют энергию и оказывают постоянное давление.
Хотя ни один газ не является идеально идеальным, большинство газов достаточно близки к комнатной температуре и почти идеальны.
Объединение газовых законов в уравнение закона идеального газа
Если мы рассмотрим три основных газовых закона, закон Чарльза, Закон Авогадро и закон Бойля, мы можем установить соотношения между давлением, объемом, температурой и количеством молей газа. Взяв каждое уравнение и объединив их, мы можем получить уравнение закона идеального газа
Математическая запись универсального газового закона проста:
pV = nRT *.
Поскольку эта пропорциональность учитывает все изменения состояния газов, она будет постоянной для идеального газа. Эта константа известна как постоянная идеального газа, или Универсальная газовая постоянная, и имеет значение 0.0082057 атм L/моль К. Мы можем включить эту константу, помеченнуюR, в уравнение, чтобы получить закон идеального газа, \в штучной упаковке {PV= nRT}.
Единицы закона идеального газа
В уравнении закона идеального газа, когда используются единицы СИ (международная система единиц), используются следующие единицы.
P - давление, измеряемое в паскалях, Па.
V - объем, измеряемый в кубических метрах, м3
n - число молей.
R = 8.3145 - это универсальная газовая постоянная, измеряемая в Дж / (К · моль) или, альтернативно, м3 · Па / (К · моль)
T - температура, измеряемая в Кельвинах.
Если вы используете литры и атмосферы давления вместо паскалей и кубических метров, то у вас есть следующее:
P - давление, измеряемое в атмосферах
V - объем, измеряемый в литрах
n - число молей.
R = 0,08206 - универсальная газовая постоянная, измеряемая в Л · атм / (К · моль)
T - температура, измеряемая в Кельвинах.