Рівняння ідеального газу

Три історично важливі газові закони виводили взаємозв'язок між двома фізичними властивостями газу, зберігаючи інші властивості постійними:

Ці різні взаємозв'язки можна об'єднати в єдине співвідношення, щоб зробити більш загальний закон про газ:

Якщо константу пропорційності називати "R", то маємо:

Перестановка у більш звичну форму:

Це рівняння відоме як рівняння ідеального газу

"Ідеальний газ" - це той, фізична поведінка якого точно описується рівнянням ідеального газу
Константа R називається газовою константою
- Значення і одиниці R залежать від одиниць, що використовуються для визначення P, V, n і T
- Температура, Т, завжди повинна бути виражена за шкалою абсолютних температур (К)
- Кількість газу, n, зазвичай виражається в молях
- Одиницями виміру, вибраними для тиску та об’єму, є, як правило, атмосфера (атм) і літри (л), однак, інші одиниці можуть бути обрані
- ПВ можуть мати одиниці енергії:

Отже, R може включати енергетичні одиниці, такі як Джоулі або калорії

Значення газової константи R

Якби ми мали 1,0 моль газу при 1,0 атм тиску при 0 ° С (273,15 К), яким би був об’єм?

V = (1,0 моль) (0,0821 л атм/моль К) (273 К)/(1,0 атм)

0 ° C і тиск 1 атм називають стандартною температурою і тиском (STP)

Молярний об’єм ідеального газу (будь-якого ідеального газу) при STP становить 22,4 літра

Приклад: Нітратні солі (NO 3 -) при нагріванні можуть утворювати нітрити (NO 2 -) плюс кисень (O 2). Зразок нітрату калію нагрівають і вироблений газ O 2 збирають у колбу об'ємом 750 мл. Тиск газу в колбі становить 2,8 атмосфери, а температура становить 53,6 ° C.

Скільки молів газу O 2 було утворено?

n = (2,8 атм * 0,75 л)/(0,0821 л атм/моль K * (53,6 + 273) K

n = (2,1 атм L)/(26,81 л атм/моль)

n = 0,078 моль O 2

Зв'язок між рівнянням ідеального газу та газовими законами

Закон Бойля, закон Чарльза та закон Авогадро представляють особливі випадки закону про ідеальний газ

Якщо кількість газу та температура підтримуються постійними, тоді:

P = константа * (1/V)

P 1/V (закон Бойля)

Якщо кількість газу та тиск підтримуються постійними, тоді:

V T (закон Чарльза)

Якщо температура і тиск підтримуються постійними, тоді:

V n (закон Авогадро)

Дуже поширена ситуація, коли P, V і T змінюються на фіксовану кількість газу

(PV)/T = nR = постійна

У цій ситуації (PV/T) є константою, тому ми можемо порівняти систему до і після змін P, V та/або T:

1-літровий зразок повітря при кімнатній температурі (25 ° С) і тиску (1 атм) стискається до об'єму 3,3 мл під тиском 1000 атм. Яка температура зразка повітря?