กฎหมายทั่วไปของสูตรก๊าซแอปพลิเคชันและแบบฝึกหัดที่แก้ไข



กฎหมายทั่วไปของก๊าซ เป็นผลมาจากการรวมกฎหมาย Boyle-Mariotte กฎหมาย Charles และกฎหมาย Gay-Lussac ในความเป็นจริงกฎหมายทั้งสามนี้สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นกรณีพิเศษของกฎหมายทั่วไปของก๊าซ ในทางกลับกันกฎทั่วไปของก๊าซถือได้ว่าเป็นลักษณะเฉพาะของกฎของก๊าซในอุดมคติ.

กฎทั่วไปของก๊าซกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรความดันและอุณหภูมิของก๊าซ ด้วยวิธีนี้เขากล่าวว่าได้รับก๊าซความดันของมันโดยปริมาตรที่มันหารด้วยอุณหภูมิที่มันคงที่ตลอดเวลา.

ก๊าซมีอยู่ในกระบวนการต่าง ๆ ของธรรมชาติและในงานอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวันเป็นจำนวนมาก ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่กฎหมายทั่วไปของก๊าซมีการใช้งานที่หลากหลายและหลากหลาย.

ตัวอย่างเช่นกฎหมายนี้อนุญาตให้อธิบายการทำงานของอุปกรณ์เครื่องจักรกลต่าง ๆ เช่นเครื่องปรับอากาศและตู้เย็นการทำงานของบอลลูนอากาศร้อนและยังสามารถใช้อธิบายกระบวนการก่อตัวของเมฆ.

ดัชนี

  • 1 สูตร
    • 1.1 กฎหมายของ Boyle-Mariotte กฎหมายของ Charles และกฎหมายของ Gay-Lussac
    • 1.2 กฎหมายว่าด้วยก๊าซในอุดมคติ
  • 2 แอปพลิเคชัน
  • 3 แบบฝึกหัดได้รับการแก้ไข
    • 3.1 การออกกำลังกายครั้งแรก
    • 3.2 การออกกำลังกายที่สอง
  • 4 อ้างอิง

สูตร

สูตรทางคณิตศาสตร์ของกฎหมายมีดังนี้:

P ∙ V / T = K

ในนิพจน์นี้ P คือความดัน T แทนอุณหภูมิ (เป็นองศาเคลวิน), V คือปริมาตรของก๊าซและ K แทนค่าคงที่.

การแสดงออกก่อนหน้านี้สามารถถูกแทนที่ด้วยต่อไปนี้:

P1 ∙ V1 / T1 = P2 ∙ V2 / T2

สมการสุดท้ายนี้ค่อนข้างมีประโยชน์ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของก๊าซเมื่อตัวแปรทางอุณหพลศาสตร์หนึ่งหรือสองตัว (ความดันอุณหภูมิและปริมาตร) ถูกปรับเปลี่ยน.

กฎหมายของ Boyle-Mariotte กฎหมายของ Charles และกฎหมายของ Gay-Lussac

กฎหมายดังกล่าวแต่ละข้อเกี่ยวข้องกับตัวแปรทางอุณหพลศาสตร์สองตัวในกรณีที่ตัวแปรที่สามยังคงที่.

กฎของชาร์ลส์ระบุว่าปริมาตรและอุณหภูมิเป็นสัดส่วนโดยตรงตราบใดที่ความดันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การแสดงออกทางคณิตศาสตร์ของกฎหมายนี้มีดังต่อไปนี้:

V = K2 ∙ต

ในทางตรงกันข้ามกฎของ Boyle กำหนดว่าความดันและปริมาตรมีความสัมพันธ์ของสัดส่วนผกผันซึ่งกันและกันเมื่ออุณหภูมิยังคงที่ กฎของ Boyle สรุปทางคณิตศาสตร์ดังนี้

P ∙ V = K1

ในที่สุดกฎหมายของ Gay-Lussac ระบุว่าอุณหภูมิและความดันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกรณีที่ปริมาณของก๊าซไม่เปลี่ยนแปลง ในทางคณิตศาสตร์กฎหมายแสดงดังต่อไปนี้:

P = K3 ∙ต

ในการแสดงออก K กล่าวว่า1, K2 และเค3 พวกเขาเป็นตัวแทนของค่าคงที่ที่แตกต่างกัน.

กฎหมายของก๊าซในอุดมคติ

กฎทั่วไปของก๊าซสามารถหาได้จากกฎของแก๊สอุดมคติ กฎของแก๊สอุดมคติคือสมการสถานะของแก๊สในอุดมคติ.

แก๊สอุดมคติคือก๊าซสมมุติที่ประกอบไปด้วยอนุภาคที่มีลักษณะตรงต่อเวลา โมเลกุลของก๊าซเหล่านี้ไม่ได้ใช้แรงโน้มถ่วงใด ๆ กับกันและกันและแรงกระแทกของพวกมันนั้นมีลักษณะยืดหยุ่นโดยสิ้นเชิง ด้วยวิธีนี้ค่าของพลังงานจลน์ของมันจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิของมัน.

ก๊าซจริงที่มีพฤติกรรมคล้ายกับก๊าซอุดมคติคือก๊าซ monatomic เมื่อมีแรงดันต่ำและอุณหภูมิสูง.

การแสดงออกทางคณิตศาสตร์ของกฎของก๊าซอุดมคติมีดังต่อไปนี้:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

สมการนี้ n คือจำนวนโมลและ R คือค่าคงที่สากลของก๊าซอุดมคติที่มีค่าเท่ากับ 0.082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

การใช้งาน

ทั้งกฎทั่วไปของก๊าซและกฎหมายของ Boyle-Mariotte, Charles และ Gay-Lussac สามารถพบได้ในปรากฏการณ์ทางกายภาพมากมาย พวกเขาทำหน้าที่อธิบายการทำงานของอุปกรณ์เครื่องจักรกลที่หลากหลายและหลากหลายในชีวิตประจำวัน.

ตัวอย่างเช่นในหม้อความดันคุณสามารถปฏิบัติตามกฎของ Gay Lussac ในหม้อปริมาตรคงที่ดังนั้นหากคุณเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซที่สะสมอยู่ในหม้อความดันภายในหม้อก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน.

อีกตัวอย่างที่น่าสนใจคือบอลลูนลมร้อน การดำเนินงานขึ้นอยู่กับกฎของชาร์ลส์ เนื่องจากความดันบรรยากาศสามารถพิจารณาค่าคงที่ทางปฏิบัติสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อก๊าซที่บรรจุในบอลลูนถูกทำให้ร้อนคือปริมาณที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นความหนาแน่นจะลดลงและโลกสามารถขึ้น.

การออกกำลังกายที่มีมติ

การออกกำลังกายครั้งแรก

ตรวจสอบอุณหภูมิก๊าซสุดท้ายที่ความดันเริ่มต้นของ 3 ชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าถึง 6 ชั้นในขณะที่ลดปริมาตรจากปริมาตร 2 ลิตรเป็น 1 ลิตรโดยรู้ว่าอุณหภูมิเริ่มต้นของก๊าซเท่ากับ 208 25 ºK.

ทางออก

การแทนที่ในนิพจน์ต่อไปนี้:

 P1 ∙ V1 / T1 = P2 ∙ V2 / T2

คุณต้อง:

3 ∙ 2 / 208.25  = 6 ∙ 1 / T2

การล้างคุณจะได้รับ T2 = 208,25 ºK

การออกกำลังกายครั้งที่สอง

เมื่อให้ก๊าซที่มีความดัน 600 มม. ปรอทมีปริมาตร 670 มล. และที่อุณหภูมิ 100 ° C ให้พิจารณาว่าความดันจะอยู่ที่ 473 ° K หากอุณหภูมินั้นมีปริมาตร 1,500 มิลลิลิตร.

ทางออก

ในตอนแรกแนะนำให้เลือก (และโดยทั่วไปจำเป็น) เพื่อแปลงข้อมูลทั้งหมดเป็นหน่วยของระบบระหว่างประเทศ ดังนั้นคุณต้อง:

P1 = 600/760 = 0.789473684 atm ประมาณ 0.79 atm

V1 = 0.67 l

T1 = 373 ºK

P2 = ?

V2 = 1.5 l

T2 = 473 ºK

การแทนที่ในนิพจน์ต่อไปนี้:

 P1 ∙ V1 / T1 = P2 ∙ V2 / T2

คุณต้อง:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = P2 ∙ 1.5 / 473

การล้าง P2 คุณไปที่:

P2 = 0.484210526 ประมาณ 0.48 atm

การอ้างอิง

  1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). ความรู้พื้นฐานทางเคมี. บาร์เซโลนา: บรรณาธิการ Ariel, S.A.
  2. Laider, Keith, J. (1993) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดเอ็ด. โลกของเคมีเชิงฟิสิกส์.
  3. กฎหมายแก๊สทั่วไป ( N.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 8 พฤษภาคม 2018 จาก es.wikipedia.org.
  4. กฎหมายแก๊ส ( N.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 8 พฤษภาคม 2018 จาก en.wikipedia.org.
  5. Zumdahl, Steven S (1998). หลักการทางเคมี. บริษัท Houghton Mifflin.