Ecuația ideal-gaz
Ecuația ideală a gazului
Cele trei legi importante din punct de vedere istoric ale gazelor au determinat relații între două proprietăți fizice ale unui gaz, menținând în același timp alte proprietăți constante:
Aceste relații diferite pot fi combinate într-o singură relație pentru a crea o lege mai generală a gazelor:
Dacă constanta de proporționalitate se numește "R", atunci avem:
Rearanjarea într-o formă mai familiară:
Această ecuație este cunoscută sub numele de ecuația gazului ideal
- Un „gaz ideal” este acela al cărui comportament fizic este descris cu acuratețe prin ecuația gazului ideal
- Constanta R se numește constantă de gaz
- Valoarea și unitățile lui R depind de unitățile utilizate în determinarea P, V, n și T
- Temperatura, T, trebuie să fie întotdeauna exprimată pe o scară de temperatură absolută (K)
- Cantitatea de gaz, n, este exprimată în mod normal în moli
- Unitățile alese pentru presiune și volum sunt de obicei atmosfere (atm) și litri (l), cu toate acestea, pot fi alese alte unități
- PV poate avea unitățile de energie:
- Prin urmare, R poate include unități energetice precum Jouli sau calorii
Valorile constantei de gaz R
Dacă am avea 1,0 mol de gaz la 1,0 atm presiune la 0 ° C (273,15 K), care ar fi volumul?
V = (1,0 mol) (0,0821 L atm/mol K) (273 K)/(1,0 atm)
- Presiunea 0 ° C și 1 atm sunt denumite temperatura și presiunea standard (STP)
Volumul molar al unui gaz ideal (orice gaz ideal) este de 22,4 litri la STP
Exemplu: Sărurile de nitrați (NO 3 -) atunci când sunt încălzite pot produce nitriți (NO 2 -) plus oxigen (O 2). O probă de azotat de potasiu este încălzită și gazul O2 produs este colectat într-un balon de 750 ml. Presiunea gazului din balon este de 2,8 atmosfere și temperatura este înregistrată la 53,6 ° C.
Câți moli de gaz O2 au fost produși?
n = (2,8 atm * 0,75 L)/(0,0821 L atm/mol K * (53,6 + 273) K
n = (2,1 atm L)/(26,81 L atm/mol)
s-au produs n = 0,078 mol O2
Relația dintre ecuația gazului ideal și legile gazelor
Legea lui Boyle, legea lui Charles și legea lui Avogadro reprezintă cazuri speciale ale legii gazelor ideale
- Dacă cantitatea de gaz și temperatura sunt menținute constante atunci:
P = constant * (1/V)
P 1/V (legea lui Boyle)
- Dacă cantitatea de gaz și presiunea sunt menținute constante atunci:
V T (legea lui Charles)
- Dacă temperatura și presiunea sunt menținute constante, atunci:
V n (legea lui Avogadro)
- O situație foarte frecventă este că P, V și T se schimbă pentru o cantitate fixă de gaz
(PV)/T = nR = constantă
- În această situație, (PV/T) este o constantă, astfel putem compara sistemul înainte și după modificările în P, V și/sau T:
O probă de 1 litru de aer la temperatura camerei (25 ° C) și presiune (1 atm) este comprimată la un volum de 3,3 ml la o presiune de 1000 atm. Care este temperatura probei de aer?
