Kémia

  • Művészet
  • biológia
  • Jobb
  • Oktatás
  • Filozófia
  • Fizikai
  • Földrajz
  • Történelem
  • Nyelv
  • Math.
  • Pszichológia
  • Kémia

Az ideális gázok univerzális állandója

Van egy fizikai állandó, amely több állapotfüggvényt kapcsol össze, beleértve az energiát, a hőmérsékletet és a gáz móljainak számát. Ezt az állandót nevezzük univerzális állandója ideális gázok. Ezt az állandó értéket az ideális gázállapot-egyenletben használják, amely egyesíti az Avogadro, a Gay Lussac és a Charles törvényeit.

kémiai

Avogadro törvénye szerint állandó nyomás és hőmérséklet mellett a gáz térfogata közvetlenül függ a gáz móljainak számától.

Gay Lussac törvénye szerint, ha a gáz térfogatát és molszámait állandó értéken tartjuk, a hőmérséklet emelkedése nyomásnövekedést okoz. Ugyanígy a hőmérséklet csökkenése felelős az említett gáz nyomásának csökkenéséért.

Károly törvénye azt jósolja, hogy ha állandó szinten tartjuk a gáz nyomását, akkor a hőmérséklet emelkedése a gáz térfogatának növekedését okozza.

E törvények kombinációjából adódik a gázok általános egyenlete:

Ez a képlet egy gáz nyomását (P), annak térfogatát (V), a mólok számát (n), az egyetemes gázállandót (R) és az abszolút hőmérsékletet (T, Kelvin fokokban) jelöli.

Az ideális gázmodellben, amelyre a fent leírt egyenlet érvényes, a gázmolekula térfogata elhanyagolható, és a részecskék nem lépnek kölcsönhatásba egymással. A legtöbb gáz esetében a R közel áll a két jelentős ábrán leírtakhoz, mindaddig, amíg a nyomás és a hőmérsékleti viszonyok messze vannak az említett gáz cseppfolyósítási vagy szublimációs pontjaitól.

Valódi gázokban az állapotegyenlet, amelynek korrelációjában az imént leírtuk.

Az értéke R attól függ, hogy milyen egységekkel dolgozik:

(megfelel a nemzetközi mértékegység-rendszernek)

a többi lehetséges érték mellett.

Az értéke R kísérletileg mérhető.

Az olyan gázok, mint az oxigén, a hidrogén, a nitrogén, ideális gázként viselkednek környezeti hőmérséklet és légköri nyomás mellett. Ily módon kiszámítható az R értéke, megoldva annak értékét az egyenletből:

Az alábbiakban leírt kísérletben meghatározzuk a R hidrogén felhasználásával. A reakció során hidrogént kapunk:

Ha ismert mennyiségű magnéziumot teszünk felesleges sósavval, akkor könnyen kiszámítható a keletkező hidrogén móljainak száma n.

A T hőmérséklet bármely hőmérővel mérhető, a P nyomás barométerrel. Csak az előállított hidrogén V térfogatát kellene mérnünk, amelyet egy speciális gázfüzérben mérünk.

Ismert mennyiségű magnéziumot teszünk a lombikba, a sósavat hagyjuk csepegni, amíg teljesen fel nem oldódik. A felszabaduló hidrogén kiszorítja a vizet, és a gázok számára szolgáló speciális ajtóban helyezkedik el, ahol megmérhetjük annak térfogatát, és így matematikailag kiszámíthatjuk az R értékét.