Kaasujen yleinen laki, sovellukset ja ratkaisut

kaasun yleistä oikeutta on seurausta Boyle-Mariotte-lain, Charles-lain ja Gay-Lussac-lain yhdistämisestä; itse asiassa näitä kolmea lakia voidaan pitää erityisissä tapauksissa kaasun yleisen oikeuden osalta. Kaasujen yleistä lakia voidaan puolestaan ​​pitää ihanteellisen kaasun lainsäädännön yksityiskohtaisena.

Kaasujen yleinen laki muodostaa suhdetta kaasun tilavuuden, paineen ja lämpötilan välillä. Tällä tavoin hän ilmoittaa, että kaasun vuoksi sen paineen tuotto sen tilavuuden mukaan, joka on jakautunut lämpötilaan, jossa se on aina, pysyy vakiona.

Kaasut ovat läsnä erilaisissa luonnonprosesseissa ja useissa teollisissa ja arjen sovelluksissa. Siksi ei ole yllättävää, että kaasujen yleisessä lainsäädännössä on useita ja erilaisia ​​sovelluksia.

Esimerkiksi tämä laki sallii toiminnan selittämiseksi erilaisia ​​mekaanisia laitteita, kuten ilmastointilaitteet ja jääkaapit, toiminta ilmapallot, ja jopa voidaan selittää prosessien pilvien muodostumista.

indeksi

• 1 Kaavat
  • 1.1 Boyle-Mariotteen laki, Charlesin laki ja Gay-Lussacin laki
  • 1.2 Ihanteellisten kaasujen laki
• 2 Sovellukset
• 3 Harjoitukset ratkaistu
  • 3.1 Ensimmäinen harjoitus
  • 3.2 Toinen harjoitus
• 4 Viitteet

kaavat

Lain matemaattinen muotoilu on seuraava:

P ∙ V / T = K

Tässä lausekkeessa P on paine, T edustaa lämpötilaa (Kelvin-asteina), V on kaasun tilavuus ja K edustaa vakioarvoa.

Edellinen lauseke voidaan korvata seuraavasti:

P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

Tämä viimeinen yhtälö on varsin hyödyllinen tutkittaessa kaasujen muutoksia, kun yksi tai kaksi termodynaamista muuttujaa (paine, lämpötila ja tilavuus) muutetaan..

Boyle-Mariotteen laki, Charlesin laki ja Gay-Lussacin laki

Kukin edellä mainituista laeista koskee kahta termodynaamista muuttujaa, jos kolmas muuttuja pysyy vakiona.

Charlesin lain mukaan tilavuus ja lämpötila ovat suoraan verrannollisia, kunhan paine pysyy muuttumattomana. Tämän lain matemaattinen ilmaus on seuraava:

V = K₂ ∙ T

Toisaalta Boylen laki toteaa, että paineella ja tilavuudella on käänteisen suhteellisuuden suhde toisiinsa, kun lämpötila pysyy vakiona. Boylen laki on tiivistetty matemaattisesti seuraavasti:

P ∙ V = K₁

Lopuksi Gay-Lussacin lain mukaan lämpötila ja paine ovat suoraan verrannollisia tapauksiin, joissa kaasun tilavuus ei muutu. Matemaattisesti lakia ilmaistaan ​​seuraavasti:

P = K₃ ∙ T

Mainitussa K-lausekkeessa₁, K₂ ja K₃ ne edustavat eri vakioita.

Ihanteellisten kaasujen laki

Kaasujen yleinen laki voidaan saada ihanteellisten kaasujen lainsäädännöstä. Ideaalikaasujen laki on ihanteellisen kaasun tilan yhtälö.

Ihanteellinen kaasu on hypoteettinen kaasu, jonka muodostavat täsmälliset merkit. Näiden kaasujen molekyylit eivät aiheuta gravitaatiovoimaa toistensa kanssa ja niiden iskuille on tunnusomaista se, että se on täysin elastinen. Tällä tavoin sen kineettisen energian arvo on suoraan verrannollinen sen lämpötilaan.

Todelliset kaasut, joiden käyttäytyminen muistuttaa ihanteellisia kaasuja, ovat monatomisia kaasuja, kun ne ovat alhaisissa paineissa ja korkeissa lämpötiloissa.

Ideaalikaasujen lain matemaattinen ilmaus on seuraava:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Tämä yhtälö n on moolien lukumäärä ja R on yleinen kaasuvakio, jonka arvo on 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

sovellukset

Sekä yhdistetyn kaasun lailla sekä Boyle, Charles ja Gay-Lussac löytyy monia fyysisiä ilmiöitä. Samoin selittävät toiminnan moninaiset mekaaniset laitteet arkea.

Esimerkiksi painekattilassa voit tarkkailla lakia Gay Lussac. Potin tilavuus pysyy vakiona, joten jos kaasujen lämpötila kerääntyä tähän sisäinen paine kasvaa potin myös lisää.

Toinen mielenkiintoinen esimerkki on ilmapallo. Sen toiminta perustuu Charlesin lakiin. Koska ilmakehän painetta voidaan pitää käytännöllisesti katsoen vakiona, mitä tapahtuu, kun ilmapalloa täyttävä kaasu kuumennetaan, on se, että sen tilavuus kasvaa; niin sen tiheys vähenee ja maapallo voi nousta.

Ratkaistut harjoitukset

Ensimmäinen harjoitus

Ratkaisee lopullisen kaasun lämpötila, jonka alkupaine 3 atmosfäärin on taivutettu paineeseen 6 atm, samalla kun sen määrä on vähennetty tilavuus 2 litraa ja 1 litra, tietäen alkuperäisen kaasun lämpötila oli 208, 25 K: n.

ratkaisu

Korvaa seuraavassa ilmaisussa:

 P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

sinun on:

3 ∙ 2 / 208,25  = 6 ∙ 1 / T₂

Selvitys, saat siihen T₂ = 208,25 ° K

Toinen harjoitus

Annetaan paineessa 600 mm Hg kaasun miehittää tilavuuteen 670 ml ja lämpötilassa 100 ° C, mitkä sen paine on 473 ° K, jos siinä lämpötilassa sijaitsee tilavuus 1500 ml.

ratkaisu

Ensinnäkin on suositeltavaa (ja yleensä välttämätöntä) muuttaa kaikki tiedot kansainvälisen järjestelmän yksiköiksi. Joten sinun on:

P₁ = 600/760 = 0,789473684 atm noin 0,79 atm

V₁ = 0,67 l

T₁ = 373 ° K

P₂ = ?

V₂ = 1,5 l

T₂ = 473 ° K

Korvaa seuraavassa ilmaisussa:

 P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

sinun on:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P₂ ∙ 1,5 / 473

Selvitys P₂ saat:

P₂ = 0,484210526, noin 0,48 atm

viittaukset

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Kemian perusteet. Barcelona: Toimituksellinen Ariel, S.A.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, toim. Fyysisen kemian maailma.
3. Yleinen kaasulaki. (N.D.). Wikipediassa. Haettu 8. toukokuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
4. Kaasulaki. (N.D.). Wikipediassa. Haettu 8. toukokuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Kemialliset periaatteet. Houghton Mifflin Company.