Cel nauczania
- Zastosuj prawo gazu idealnego do rozwiązywania problemów
Kluczowe punkty
- Cele nauczania
- Cel nauczania
- Zastosowanie prawa gazu idealnego do rozwiązywania problemów w chemii
- Cel nauczania
Kluczowe punkty
- Gaz idealny nie wykazuje żadnych sił przyciągania między cząsteczkami.
- W równaniu gazu idealnego zarówno ciśnienie, jak i objętość są wprost proporcjonalne do temperatury.
Terminy
- stała gazu idealnegoR = 8.3145 J-mol-1-K-1
- gaz idealny gaz, którego cząsteczki nie wykazują żadnych oddziaływań przyciągających; w wysokich temperaturach i przy niskich ciśnieniach gazy zachowują się w sposób zbliżony do idealnego
- energia kinetyczna energia posiadana przez obiekt ze względu na jego ruch; w Kinetycznej Teorii Gazu energia kinetyczna cząsteczek gazu zależy tylko od temperatury
Wszystkie gazy są modelowane na podstawie założeń Kinetycznej Teorii Materii, która zakłada, że cała materia składa się z cząsteczek (tj.atomy lub cząsteczki); pomiędzy tymi cząsteczkami istnieją przestrzenie, a siły przyciągania stają się silniejsze w miarę zbliżania się cząsteczek. Cząstki są w ciągłym, przypadkowym ruchu i zderzają się ze sobą oraz ze ściankami pojemnika, w którym są zamknięte. Każda cząstka ma nieodłączną energię kinetyczną, która zależy tylko od temperatury.
Gaz jest uważany za idealny, jeśli jego cząsteczki są tak oddalone od siebie, że nie wywierają na siebie żadnych sił przyciągających. W prawdziwym życiu nie ma czegoś takiego jak prawdziwie idealny gaz, ale w wysokich temperaturach i niskich ciśnieniach (warunki, w których poszczególne cząsteczki poruszają się bardzo szybko i są bardzo daleko od siebie, tak że ich wzajemne oddziaływanie jest prawie zerowe), gazy zachowują się blisko ideału; dlatego prawo gazu idealnego jest tak użytecznym przybliżeniem.
Równanie prawa gazu idealnego
Równanie gazu idealnego jest dane przez:
displaystyle{PV=nRT}
Cztery zmienne reprezentują cztery różne właściwości gazu:
- Ciśnienie (P), często mierzone w atmosferach (atm), kilopaskalach (kPa) lub milimetrach rtęci/torr (mm Hg, torr)
- Objętość (V), podana w litrach
- Liczba moli gazu (n)
- Temperatura gazu (T) mierzona w stopniach Kelvina (K)
R jest stałą gazu idealnego, która przyjmuje różne formy w zależności od tego, jakie jednostki są używane. Trzy najbardziej powszechne sformułowania R są podane w następujący sposób:
displaystyle{8,3145}frac{text{L} \}{text{kPa}}}{text{K} \cdot \text{mol}}=0.0821\frac{\text{L} \™ ™text{atm}}{}text{K} \cdot \text{mol}}=62.4\frac{\text{L} Ile moli gazu znajduje się w pudełku?
PV=nRT
displaystyle{n=}}{frac{PV}{RT}=}}{frac{text{(101 kPa)(20 L)}}{text{(8.3145 } \tekst{L} \cdot \tekst{kPa} \tekst{kPa} \cdot K^{-1} \tekst{mol}^{-1}) \tekst{300 K}}= \tekst{0,8 } \text{mol}}
Przykład 2
Oblicz liczbę moli gazu zawartego w dmuchanym domku o objętości 20.63 metrów sześciennych, temperaturze 300 Kelwinów i ciśnieniu 101 kPa.
displaystyle{PV=nRT}
displaystyle{PV}{RT}=n \cdot n= \frac{101\text{ kPa} \cdot (20,63}metrów sześciennych}}{(8,3143} J/mol}) \cdot K(300K)} \n=835,34 moli}}
Równanie gazu idealnego umożliwia nam badanie zależności pomiędzy niestałymi właściwościami gazów idealnych (n, P, V, T) tak długo, jak trzy z tych właściwości pozostają stałe.
W przypadku równania gazu idealnego zauważ, że iloczyn PV jest wprost proporcjonalny do T. Oznacza to, że jeśli temperatura gazu pozostaje stała, ciśnienie lub objętość mogą wzrosnąć tak długo, jak zmniejsza się zmienna uzupełniająca; oznacza to również, że jeśli temperatura gazu zmienia się, może to być spowodowane częściowo zmianą zmiennej ciśnienia lub objętości.
Równanie gazu idealnego jest cennym narzędziem, które może dać bardzo dobre przybliżenie gazów w wysokich temperaturach i niskich ciśnieniach.
.