Общий закон формул газов, приложений и решаемых упражнений

общий закон газов является результатом сочетания закона Бойля-Мариотта, закона Карла и закона Гей-Люссака; на самом деле эти три закона можно считать частными случаями общего закона газов. В свою очередь, общий закон газов можно рассматривать как конкретизацию закона идеальных газов.

Общий закон газов устанавливает связь между объемом, давлением и температурой газа. Таким образом он утверждает, что для данного газа произведение его давления на объем, который он занимает, делится на температуру, при которой он всегда остается постоянным..

Газы присутствуют в различных процессах природы и в большом количестве промышленных и бытовых применений. Поэтому неудивительно, что общий закон газов имеет множество и разнообразных применений..

Например, этот закон позволяет объяснить работу различных механических устройств, таких как кондиционеры и холодильники, работу воздушных шаров, и даже может использоваться для объяснения процессов образования облаков..

индекс

• 1 формулы
  • 1.1 Закон Бойля-Мариотта, закон Карла и закон Гей-Люссака
  • 1.2 Закон идеальных газов
• 2 Приложения
• 3 упражнения выполнены
  • 3.1 Первое упражнение
  • 3.2 Второе упражнение
• 4 Ссылки

формулы

Математическая формулировка закона выглядит следующим образом:

P ∙ V / T = K

В этом выражении P представляет собой давление, T представляет собой температуру (в градусах Кельвина), V представляет собой объем газа, и K представляет собой постоянную величину.

Предыдущее выражение может быть заменено следующим:

P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

Это последнее уравнение весьма полезно для изучения изменений, которые испытывают газы при изменении одной или двух термодинамических переменных (давления, температуры и объема)..

Закон Бойля-Мариотта, закон Карла и закон Гей-Люссака

Каждый из вышеупомянутых законов связывает две термодинамические переменные, в случае если третья переменная остается постоянной.

Закон Чарльза гласит, что объем и температура прямо пропорциональны, пока давление остается неизменным. Математическое выражение этого закона следующее:

V = K₂ ∙ T

С другой стороны, закон Бойля устанавливает, что давление и объем имеют обратную пропорцию, когда температура остается постоянной. Закон Бойля математически обобщается следующим образом:

P ∙ V = K₁

Наконец, закон Гей-Люссака гласит, что температура и давление прямо пропорциональны случаям, в которых объем газа не изменяется. Математически закон выражается следующим образом:

P = K₃ ∙ T

В сказанном выражении К₁, К₂ и К₃ они представляют разные константы.

Закон идеальных газов

Общий закон газов может быть получен из закона идеальных газов. Закон идеальных газов - это уравнение состояния идеального газа..

Идеальный газ - это гипотетический газ, состоящий из частиц с пунктуальным характером. Молекулы этих газов не оказывают гравитационного воздействия друг на друга, и их удары характеризуются тем, что они полностью эластичны. Таким образом, значение его кинетической энергии прямо пропорционально его температуре.

Реальные газы, поведение которых напоминает поведение идеальных газов, являются одноатомными газами, когда они находятся при низком давлении и высоких температурах..

Математическое выражение закона идеальных газов следующее:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Это уравнение n - число молей, а R - универсальная постоянная идеальных газов, значение которой составляет 0,082 атм m л / (моль ∙ К).

приложений

Как общий закон газов, так и законы Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака могут быть найдены во множестве физических явлений. Точно так же они служат для объяснения работы многих и разнообразных механических устройств повседневной жизни..

Например, в скороварке вы можете соблюдать закон гея Люссака. В баке объем остается постоянным, поэтому, если вы увеличите температуру газов, которые накапливаются в нем, внутреннее давление в баке также возрастет.

Другой интересный пример - воздушный шар. Его действие основано на законе Карла. Поскольку атмосферное давление можно считать практически постоянным, то, когда газ, заполняющий баллон, нагревается, происходит увеличение объема, который он занимает; поэтому его плотность уменьшается, и земной шар может подняться.

Решенные упражнения

Первое упражнение

Определите конечную температуру газа, чье начальное давление в 3 атмосферы удваивается, чтобы достичь давления в 6 атмосфер, одновременно уменьшая его объем с объема от 2 литров до 1 литра, зная, что начальная температура газа была 208, 25 ºK.

решение

Подставляя в следующем выражении:

 P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

Вы должны:

3 ∙ 2 / 208,25  = 6 ∙ 1 / т₂

Очистив, вы получите к этому T₂ = 208,25 ºK

Второе упражнение

Учитывая, что газ подвергается давлению 600 мм рт.ст., занимая объем 670 мл и при температуре 100 ° С, определяют, какое его давление будет при 473 ° К, если при этой температуре он занимает объем 1500 мл..

решение

Во-первых, желательно (и вообще необходимо) преобразовать все данные в единицы международной системы. Итак, вы должны:

P₁ = 600/760 = 0,789473684 атм приблизительно 0,79 атм

В₁ = 0,67 л

T₁ = 373 ºK

P₂ = ?

В₂ = 1,5 л

T₂ = 473 ºK

Подставляя в следующем выражении:

 P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

Вы должны:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P₂ ∙ 1,5 / 473

Очистка П₂ Вы получаете к:

P₂ = 0,484210526 примерно 0,48 атм

ссылки

1. Скиавелло, Марио; Висенте Рибес, Леонардо Пальмисано (2003). Основы химии. Барселона: редакция Ариэль, S.A.
2. Laider, Keith, J. (1993). Издательство Оксфордского университета, изд. Мир физической химии.
3. Общее газовое право. (Н.Д.). В википедии. Получено 8 мая 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
4. Газовые законы. (Н.Д.). В википедии. Получено 8 мая 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Химические принципы. Компания Хафтон Миффлин.