化学入門

Learning Objective

  • Apply 理想気体の法則

要点

  • 理想気体は粒子間に引力が働かない。
  • 理想気体の式では、圧力も体積も温度に正比例する。

用語

  • 理想気体定数R = 8.3145 J-mol-1-K-1
  • 理想気体粒子が全く引力相互作用をしない気体で、高温、低圧では理想に近い振る舞いをする
  • 運動エネルギー物体が運動することによって持つエネルギーのこと。 運動論的気体理論では、気体粒子の運動エネルギーは温度のみに依存する

すべての気体は、すべての物質が粒子(すなわちこれらの粒子の間には空間があり、粒子が収束するにつれて引力が強くなる。 粒子は常にランダムに運動しており、粒子同士や粒子を包んでいる容器の壁と衝突している。

ヘリウムの並進運動現実の気体は、高圧などの条件下では必ずしも理想モデル通りにふるまうとはかぎらない。

気体は、その粒子が互いに引力を及ぼさないほど離れている場合、理想的とみなされます。

理想気体の法則 はじめに理想気体の法則 PV = nRT について、また R の異なる値 0.0821, 8.31, 62.4 の使用方法について説明しています。

Ideal Gas Law Equation

理想気体の方程式は次のように与えられる:

displaystyle{PV=nRT}

4つの変数は気体の4つの性質を表しています。

  • 圧力(P)、しばしば大気圧(atm)、キロパスカル(kPa)、またはミリメートル水銀/トール(mm Hg、torr)で測定されます
  • 体積(V)。 単位はリットル
  • 気体のモル数(n)
  • 気体の温度(T)(K)

Rは理想気体定数で、使う単位によってさまざまな形になる。 Rの最も一般的な3つの公式は次のように与えられる:

displaystyle{8.3145}frac{text{L} \ʕ-̫͡-ʔ̫͡-ʔ \cdot \text{mol}}=0.0821\frac{\text{L} \Ίταμμα για για για για για για για για \cdot \text{mol}}=62.4\frac{\text{L} \⑭温度300K、圧力101kPaのとき、20Lの箱に一定量の気体が入っています。 この箱には気体が何モル入っているか。

PV=nRT

displaystyle{n=thefrac{PV}{RT}=thefrac{text{(101 kPa)(20 L)}}{text{(8.)}}は気体が何モル入っているか。3145 } }text{L} \cdot K^{-1} \text{mol}^{-1}) \text{300 K}}=Threshold{0.8 } }=Threshold{0.8}=Threshold{0.8}=Threshold{0.8}=Threshold{0.8}=Threshold{0.8}=Threshold{0.8}=Threshold{0.9 \⑭例題2⑯ 体積20.63立方メートル、温度300ケルビン、圧力101kPaの弾み車に含まれる気体のモル数を計算せよ。

displaystyle{PV=nRT}

displaystyle{PV}{RT}=n \cdot n=frac{101text{ kPa \(20.63text{ cubic meters})}{(8.3143text{ J/mol}) \cdot K(300K)}. \cdot n=835.34text{ mols}}

理想気体の方程式は、理想気体の非定常な性質(n、P、V、T)のうち3つが一定であれば、その関係を調べることができる。 これは、気体の温度が一定であれば、相補的な変数が減少する限り、圧力や体積を増加できることを意味します。

理想気体方程式は、高温・低圧の気体を非常によく近似できる貴重なツールです。

Interactive: 圧力平衡可動障壁(ピストン)の両側に気体があり、ピストンにかかる気体の圧力が平衡であるため、モデルを実行すると同じ場所に(多かれ少なかれ)とどまる。 紫色の気体分子を追加して、ピストンがどうなるかを見てください。 モデルをリセットしてください。 次に、黄色の気体分子を加えます。 ピストンはどうなりますか? 気体分子を加熱したり冷却したりしてみてください。 それぞれの変化による平衡の変化を説明しなさい。 気体分子の数を変えることと温度を変えること、どちらが平衡に大きな影響を与えますか? Why?
Interactive:
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“ideal gas.”

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“kinetic energy.” “気体”

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