OGÓLNE PRAWO GAZOWE: WZORY, ZASTOSOWANIA I ĆWICZENIA - CHEMIA - 2026

Ogólne prawo gaz jest wynikiem połączenia prawa Boyle-Mariotte'a, prawo Charlesa, a prawo Gay-Lussac za; w rzeczywistości te trzy ustawy można uznać za szczególne przypadki ogólnego prawa gazowego. Z kolei ogólne prawo gazu można uznać za uszczegółowienie prawa gazu doskonałego.

Ogólne prawo dotyczące gazów określa zależność między objętością, ciśnieniem i temperaturą gazu. W ten sposób stwierdza, że ​​dla danego gazu iloczyn jego ciśnienia przez zajmowaną przez niego objętość podzielony przez temperaturę, w której się znajduje, zawsze pozostaje stały.

Gazy występują w różnych procesach w przyrodzie i mają wiele różnorodnych zastosowań, zarówno przemysłowych, jak i codziennych. Dlatego nie jest zaskakujące, że ogólne prawo dotyczące gazów ma wiele i różnorodnych zastosowań.

Na przykład prawo to pozwala nam wyjaśnić działanie różnych urządzeń mechanicznych, takich jak klimatyzatory i lodówki, działanie balonów na ogrzane powietrze, a nawet może być wykorzystane do wyjaśnienia procesów tworzenia się chmur.

Formuły

Matematyczne sformułowanie prawa jest następujące:

P ∙ V / T = K.

W tym wyrażeniu P to ciśnienie, T to temperatura (w stopniach Kelvina), V to objętość gazu, a K to stała wartość.

Poprzednie wyrażenie można zastąpić następującym:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

To ostatnie równanie jest bardzo przydatne do badania zmian, którym podlegają gazy, gdy jedna lub dwie zmienne termodynamiczne (ciśnienie, temperatura i objętość) są modyfikowane.

Prawo Boyle'a-Mariotte'a, prawo Charlesa i prawo Gay-Lussaca

Każda z wyżej wymienionych praw wiąże dwie zmienne termodynamiczne, w przypadku gdy trzecia zmienna pozostaje stała.

Prawo Charlesa mówi, że objętość i temperatura są wprost proporcjonalne, o ile ciśnienie pozostaje niezmienione. Matematyczny wyraz tego prawa jest następujący:

V = K ₂ ∙ T

Ze swojej strony prawo Boyle'a ustanawia, że ​​ciśnienie i objętość mają ze sobą odwrotną zależność, gdy temperatura pozostaje stała. Prawo Boyle'a podsumowuje matematycznie w następujący sposób:

P ∙ V = K ₁

Wreszcie prawo Gay-Lussaca stwierdza, że ​​temperatura i ciśnienie są wprost proporcjonalne w przypadkach, w których objętość gazu nie zmienia się. Matematycznie prawo wyraża się następująco:

P = K ₃ ∙ T

W tym wyrażeniu K ₁ , K ₂ i K ₃ reprezentują różne stałe.

Prawo gazu doskonałego

Ogólne prawo gazu można uzyskać z prawa gazu doskonałego. Prawo gazu doskonałego to równanie stanu gazu doskonałego.

Gaz doskonały to hipotetyczny gaz złożony z cząstek o charakterze punktowym. Cząsteczki tych gazów nie wywierają na siebie żadnej siły grawitacyjnej, a ich zderzenia charakteryzują się całkowitą elastycznością. W ten sposób wartość jego energii kinetycznej jest wprost proporcjonalna do jego temperatury.

Rzeczywiste gazy, których zachowanie najbardziej przypomina zachowanie gazów doskonałych, to gazy jednoatomowe o niskim ciśnieniu i wysokiej temperaturze.

Matematyczne wyrażenie prawa gazu doskonałego jest następujące:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

To równanie n jest liczbą moli, a R jest uniwersalną stałą gazów doskonałych, których wartość wynosi 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Aplikacje

Zarówno ogólne prawo gazowe, jak i prawa Boyle-Mariotte'a, Charlesa i Gay-Lussaca można znaleźć w wielu zjawiskach fizycznych. W ten sam sposób służą wyjaśnieniu działania wielu różnorodnych urządzeń mechanicznych dnia codziennego.

Na przykład w szybkowarze można przestrzegać prawa Gay Lussac. W donicy objętość pozostaje stała, więc jeśli temperatura gazów w niej gromadzących się wzrasta, wzrasta również ciśnienie wewnętrzne naczynia.

Innym interesującym przykładem jest balon na ogrzane powietrze. Jego działanie opiera się na Charles Law. Biorąc pod uwagę, że ciśnienie atmosferyczne można uznać za praktycznie stałe, to, co się dzieje, gdy gaz wypełniający balon jest podgrzewany, to wzrost zajmowanej przez niego objętości; zmniejsza to jego gęstość i balon może się wznieść.

Rozwiązane ćwiczenia

Pierwsze ćwiczenie

Określić końcową temperaturę gazu, którego początkowe ciśnienie 3 atmosfer podwaja się, aż do osiągnięcia ciśnienia 6 atmosfer, jednocześnie zmniejszając jego objętość z 2 litrów do 1 litra, wiedząc, że początkowa temperatura gazu wynosiła 208, 25 ºK.

Rozwiązanie

Podstawiając następujące wyrażenie:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

musisz:

Rozwiązując dla, otrzymujemy T ₂ = 208,25 ºK

Drugie ćwiczenie

Biorąc pod uwagę gaz poddany ciśnieniu 600 mm Hg, zajmujący objętość 670 ml i mający temperaturę 100 ° C, określ, jakie będzie jego ciśnienie przy 473 ° K, jeśli w tej temperaturze zajmie objętość 1500 ml.

Rozwiązanie

Przede wszystkim wskazane (i generalnie konieczne) jest przekształcenie wszystkich danych w jednostki systemu międzynarodowego. Dlatego musisz:

P ₁ = 600/760 = 0,789473684 atm około 0,79 atm

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ºK

Podstawiając następujące wyrażenie:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

musisz:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Rozwiązując P ₂ otrzymujemy:

P ₂ = 0,484210526 około 0,48 atm

Bibliografia

1. Schiavello Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Podstawy chemii. Barcelona: Od redakcji Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, wyd. Świat chemii fizycznej.
3. Ogólne prawo gazowe. (nd). Na Wikipedii. Pobrane 8 maja 2018 r. Z es.wikipedia.org.
4. Prawa gazowe. (nd). W Wikipedii. Pobrane 8 maja 2018 r. Z en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Zasady chemiczne. Houghton Mifflin Company.