VISPĀRĪGIE GĀZES LIKUMI: FORMULAS, PIELIETOJUMI UN VINGRINĀJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Vispārējais gāze likums ir rezultāts apvienojot Boila-Mariotte bauslību, Šarla likums, un gejiem Lussac bauslību; patiesībā šos trīs likumus var uzskatīt par vispārējā gāzes likuma īpašiem gadījumiem. Savukārt vispārējo gāzes likumu var uzskatīt par ideālā gāzes likuma specifikāciju.

Vispārīgais gāzes likums nosaka sakarību starp gāzes tilpumu, spiedienu un temperatūru. Šādā veidā viņš apstiprina, ka, ņemot vērā gāzi, tā spiediena reizinājums ar tilpumu, ko tas aizņem, dalīts ar temperatūru, kādā tā tiek atrasta, vienmēr paliek nemainīga.

Gāzes ir sastopamas dažādos procesos dabā un ļoti daudzos lietojumos gan rūpniecībā, gan ikdienā. Tāpēc nav pārsteidzoši, ka vispārīgajam gāzes likumam ir dažādi un dažādi pielietojumi.

Piemēram, šis likums ļauj izskaidrot dažādu mehānisku ierīču, piemēram, gaisa kondicionieru un ledusskapju, darbību, karstā gaisa balonu darbību, un to pat var izmantot, lai izskaidrotu mākoņu veidošanās procesus.

Formulas

Likuma matemātiskais formulējums ir šāds:

P ∙ V / T = K

Šajā izteiksmē P ir spiediens, T apzīmē temperatūru (Kelvina grādos), V ir gāzes tilpums un K apzīmē nemainīgu vērtību.

Iepriekšējo izteicienu var aizstāt ar šādu:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Šis pēdējais vienādojums ir diezgan noderīgs, lai pētītu izmaiņas, kas notiek gāzēs, mainot vienu vai divus no termodinamiskajiem mainīgajiem (spiediens, temperatūra un tilpums).

Boile-Mariotte likums, Čārlza likums un Geja-Lussaka likums

Katrs no iepriekšminētajiem likumiem attiecas uz diviem no termodinamiskajiem mainīgajiem, ja trešais mainīgais paliek nemainīgs.

Kārļa likumā teikts, ka tilpums un temperatūra ir tieši proporcionāli, kamēr spiediens paliek nemainīgs. Šā likuma matemātiskā izteiksme ir šāda:

V = K ₂ ∙ T

No otras puses, Boiles likums nosaka, ka spiedienam un tilpumam ir apgrieztas attiecības viena ar otru, kad temperatūra paliek nemainīga. Boila likums ir matemātiski apkopots šādi:

P ∙ V = K ₁

Visbeidzot, Geja-Lussaka likums nosaka, ka temperatūra un spiediens ir tieši proporcionāli gadījumos, kad gāzes tilpums nemainās. Matemātiski likumu izsaka šādi:

P = K ₃ ∙ T

Šajā izteiksmē K ₁ , K ₂ un K ₃ apzīmē dažādas konstantes.

Ideāls gāzes likums

Vispārīgo likumu par gāzi var iegūt no ideālā gāzes likuma. Ideālas gāzes likums ir ideālas gāzes stāvokļa vienādojums.

Ideāla gāze ir hipotētiska gāze, ko veido daļiņas ar punktveida rakstzīmi. Šo gāzu molekulas savstarpēji nerada gravitācijas spēku, un to sadursmēm ir raksturīga pilnīga elastība. Tādā veidā kinētiskās enerģijas vērtība ir tieši proporcionāla tās temperatūrai.

Īstās gāzes, kuru uzvedība visvairāk līdzinās ideālo gāzu uzvedībai, ir monatomijas gāzes zemā spiedienā un augstā temperatūrā.

Ideālā gāzes likuma matemātiskā izteiksme ir šāda:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Šis vienādojums ir molu skaits un R ir ideālo gāzu universālā konstante, kuras vērtība ir 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Lietojumprogrammas

Gan vispārīgais gāzes likums, gan Boile-Mariotte, Charles un Gay-Lussac likumi ir atrodami daudzās fiziskās parādībās. Tādā pašā veidā tie kalpo daudzu un dažādu ikdienas dzīves mehānisko ierīču darbībai.

Piemēram, spiediena katlā jūs varat ievērot Geja Lussaka likumu. Katlā tilpums paliek nemainīgs, tāpēc, paaugstinoties tajā uzkrāto gāzu temperatūrai, palielinās arī poda iekšējais spiediens.

Vēl viens interesants piemērs ir karstā gaisa balons. Tās darbība balstās uz Čārlza likumu. Tā kā atmosfēras spiedienu var uzskatīt par praktiski nemainīgu, tad, kad karsē gāzi, kas piepilda balonu, palielinās tā aizņemtais tilpums; tādējādi tā blīvums tiek samazināts un balons var pacelties.

Atrisināti vingrinājumi

Pirmais vingrinājums

Nosakiet gala temperatūru gāzei, kuras sākotnējais spiediens 3 atmosfēras divkāršojas līdz 6 atmosfēras spiediena sasniegšanai, vienlaikus samazinot tās tilpumu no 2 litru tilpuma līdz 1 litram, zinot, ka gāzes sākotnējā temperatūra bija 208, 25 ºK.

Risinājums

Aizstājot ar šādu izteicienu:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

tev vajag:

Atrisinot, iegūstam, ka T ₂ = 208,25 ºK

Otrais vingrinājums

Ņemot gāzi, kas pakļauta 600 mm Hg spiedienam, kura tilpums ir 670 ml un kura temperatūra ir 100 ° C, nosakiet, kāds būs tās spiediens 473ºK, ja šajā temperatūrā tā aizņem 1500 ml tilpumu.

Risinājums

Pirmkārt, ir ieteicams (un vispārīgi nepieciešams) pārveidot visus datus starptautiskās sistēmas vienībās. Tādējādi jums:

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

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ºK

Aizstājot ar šādu izteicienu:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

tev vajag:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Atrisinot P _2, iegūstam:

P ₂ = 0,484210526 aptuveni 0,48 atm

Atsauces

1. Šīvello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Ķīmijas pamati. Barselona: redakcijas Ariel, SA
2. Laiders, Keita, J. (1993). Oxford University Press, red. Fizikālās ķīmijas pasaule.
3. Vispārīgais gāzes likums. (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 8. maijā no es.wikipedia.org.
4. Gāzes likumi. (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 8. maijā no vietnes en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Stīvens S (1998). Ķīmiskie principi. Houghton Mifflin uzņēmums.