Загальний закон формул газів, застосування та розв'язувані вправи

The загальний закон газів є результатом поєднання права Бойля-Маріотта, закону Карла та закону Гей-Люссака; насправді ці три закони можна вважати окремими випадками загального закону газів. У свою чергу, загальний закон газів можна розглядати як специфікацію закону ідеальних газів.

Загальний закон газів встановлює зв'язок між об'ємом, тиском і температурою газу. Таким чином він стверджує, що, враховуючи газ, добуток його тиску на обсяг, який він займає, поділений на температуру, при якій він завжди залишається постійним.

Гази присутні в різних процесах природи і в великій кількості промислових і побутових застосувань. Тому не дивно, що загальний закон газів має численні і різноманітні застосування.

Наприклад, цей закон дозволяє пояснити роботу різних механічних пристроїв, таких як кондиціонери та холодильники, функціонування повітряних кульок, і навіть може бути використаний для пояснення процесів утворення хмар.

Індекс

• 1 Формули
  • 1.1 Закон Бойля-Маріотта, закон Карла і закон Гей-Люссака
  • 1.2 Закон ідеальних газів
• 2 Програми
• 3 Вправи вирішені
  • 3.1 Перша вправа
  • 3.2 Друга вправа
• 4 Посилання

Формули

Математична постановка закону така:

P / V / T = K

У цьому виразі Р тиск, Т являє собою температуру (в градусах Кельвіна), V - об'єм газу, і К - постійне значення \ t.

Попередній вираз можна замінити наступним:

P₁ . V₁ / Т₁ = P₂ . V₂ / Т₂

Це останнє рівняння є цілком корисним для вивчення змін, які зазнають гази, коли змінюються одна або дві термодинамічні змінні (тиск, температура і об'єм)..

Закон Бойля-Маріотта, закон Карла і закон Гей-Люссака

Кожен із згаданих вище законів пов'язує дві термодинамічні змінні, якщо третя змінна залишається постійною.

Закон Карла стверджує, що об'єм і температура прямо пропорційні, поки тиск залишається незмінним. Математичним виразом цього закону є:

V = K₂ . T

З іншого боку, закон Бойля встановлює, що тиск і об'єм мають відношення зворотної пропорційності один до одного, коли температура залишається постійною. Закон Бойля підсумовується математично наступним чином:

P = V = K₁

Нарешті, закон Гей-Люссака стверджує, що температура і тиск прямо пропорційні випадкам, коли обсяг газу не змінюється. Математично закон виражається таким чином:

P = K₃ . T

У зазначеному K вираженні₁, K₂ і K₃ вони представляють різні константи.

Закон ідеальних газів

Загальний закон газів може бути отриманий з закону ідеальних газів. Закон ідеальних газів є рівнянням стану ідеального газу.

Ідеальним газом є гіпотетичний газ, що складається з частинок з пунктуальним характером. Молекули цих газів не чинять ніякої гравітаційної сили один з одним, і їхні удари характеризуються абсолютно еластичністю. Таким чином, величина його кінетичної енергії прямо пропорційна її температурі.

Реальні гази, поведінка яких нагадує ідеальні гази, є моноатомними газами, коли вони перебувають при низьких тисках і високих температурах.

Математичним виразом закону ідеальних газів є:

P = V = n ∙ R ∙ T

Це рівняння n - число молей, а R - універсальна константа ідеальних газів, значення яких 0.082 атм ∙ L / (mol ∙ K).

Програми

Як загальний закон газів, так і закони Бойля-Маріотта, Чарльза і Гей-Люссака можна знайти в багатьох фізичних явищах. Так само вони пояснюють функціонування багатьох і різноманітних механічних пристроїв повсякденного життя.

Наприклад, у скороварці можна дотримуватися Закону про гей Люссака. У горщику обсяг залишається постійним, тому, якщо збільшити температуру газів, що накопичуються в ньому, внутрішній тиск горщика також збільшується..

Іншим цікавим прикладом є повітряна куля. Її діяльність ґрунтується на Законі Карла. Оскільки атмосферний тиск можна вважати практично постійним, те, що відбувається при нагріванні газового наповнення балона, полягає в тому, що його обсяг збільшується; тому його щільність зменшується, і земна куля може піднятися.

Вирішені вправи

Перша вправа

Визначають кінцеву температуру газу, початковий тиск 3 атмосфер подвоюється, щоб досягти тиску 6 атмосфер, зменшуючи при цьому його обсяг від об'єму 2 літрів до 1 літра, знаючи, що початкова температура газу склала 208, 25 ºK.

Рішення

Підставляючи в наступний вираз:

 P₁ . V₁ / Т₁ = P₂ . V₂ / Т₂

Ви повинні:

3/2 / 208.25  = 6/1 / T₂

Очищаючи, ви добираєтеся до цього T₂ = 208,25 ºK

Друга вправа

Враховуючи газ, підданий тиску 600 мм рт.ст., що займає об'єм 670 мл і при температурі 100 ° С, визначають, який тиск буде при 473 ° К, якщо при цій температурі він займає обсяг 1500 мл.

Рішення

У першу чергу доцільно (і взагалі необхідно) перетворити всі дані на одиниці міжнародної системи. Отже, ви повинні:

P₁ = 600/760 = 0.789473684 атм приблизно 0.79 атм

V₁ = 0,67 л

T₁ = 373 ºK

P₂ = ?

V₂ = 1,5 л

T₂ = 473 ºK

Підставляючи в наступний вираз:

 P₁ . V₁ / Т₁ = P₂ . V₂ / Т₂

Ви повинні:

0,79 7 0,67 / 373 = P₂ / 1.5 / 473

Очищення P₂ Ви отримуєте:

P₂ = 0,484210526 приблизно 0,48 атм

Список літератури

1. Скіавелло, Маріо; Вісенте Рібес, Леонардо Палмізано (2003). Основи хімії. Барселона: редакція Аріель, С.А..
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, під ред. Світ фізичної хімії.
3. Загальний закон про газ. (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 8 травня 2018 року з es.wikipedia.org.
4. Газові закони. (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 8 травня 2018 року з en.wikipedia.org.
5. Зумдал, Стівен С (1998). Хімічні принципи. Компанія Houghton Mifflin.