Eine atm oder Atmosphäre ist eine Einheit für den Gasdruck. Eine atm ist der atmosphärische Druck auf Meereshöhe, der in anderen Einheiten 14,7 Pfund pro Quadratzoll, 101325 Pascal, 1,01325 bar oder 1013,25 Millibar beträgt. Mit dem idealen Gasgesetz können Sie den Druck eines Gases in einem Behälter mit der Anzahl der Gasmole in Beziehung setzen, vorausgesetzt, Sie halten die Temperatur und das Volumen konstant. Nach dem idealen Gasgesetz übt 1 Mol eines Gases, das bei 273 Grad Kelvin (0 Grad Celsius oder 32 Grad Fahrenheit) ein Volumen von 22,4 Litern einnimmt, einen Druck von 1 ATM aus. Diese Bedingungen werden als Standardtemperatur und -druck (STP) bezeichnet.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Verwenden Sie das Gesetz des idealen Gases, um den Druck (P) eines Gases in einem Behälter bei konstanter Temperatur (T) mit der Molzahl (n) des Gases in Beziehung zu setzen.
Das ideale Gasgesetz
Das Gesetz des idealen Gases setzt Gasdruck (P) und Volumen (V) in Zusammenhang mit der Anzahl der Gasmole (n) und der Temperatur (T) des Gases in Grad Kelvin. In mathematischer Form lautet diese Beziehung:
PV=nRT
R ist eine Konstante, die als ideale Gaskonstante bekannt ist. Wenn Sie den Druck in Atmosphären messen, beträgt der Wert von R 0,082057 L atm mol-1K-1 oder 8,3145 m²3 Pa mol-1K-1 (wobei [L] für Liter steht).
Diese Beziehung gilt technisch nur für ein ideales Gas, das vollkommen elastische Teilchen ohne räumliche Ausdehnung aufweist. Kein reales Gas erfüllt diese Bedingungen, aber bei STP kommen die meisten Gase nahe genug, um die Beziehung anwendbar zu machen.
Druck auf Gasmole in Beziehung setzen
Sie können die ideale Gasgleichung neu anordnen, um entweder den Druck oder die Molzahl auf einer Seite des Gleichheitszeichens zu isolieren. Es wird entweder
P=\frac{nRT}{V}\text{ oder }n=\frac{PV}{RT}
Wenn Sie Temperatur und Volumen konstant halten, ergeben beide Gleichungen eine direkte Proportionalität:
P=Cn\text{ und } n=\frac{P}{C},\text{ wobei }C=\frac{RT}{V}
Um C zu berechnen, können Sie das Volumen entweder in Litern oder Kubikmetern messen, solange Sie daran denken, den Wert von R zu verwenden, der mit Ihrer Wahl kompatibel ist. Wenn Sie das ideale Gasgesetz verwenden, geben Sie die Temperatur immer in Grad Kelvin an. Konvertieren Sie von Grad Celsius, indem Sie 273,15 addieren. Um von Fahrenheit in Kelvin umzurechnen, subtrahieren Sie 32 von der Fahrenheit-Temperatur, multiplizieren Sie mit 5/9 und addieren Sie 273,15.
Beispiel
Der Druck von Argongas in einer 0,5-Liter-Glühbirne beträgt 3,2 ATM, wenn die Glühbirne ausgeschaltet ist und die Raumtemperatur 25 Grad Celsius beträgt. Wie viele Mol Argon sind in einer Glühbirne?
Beginnen Sie mit der Berechnung der Konstanten C mit R = 0,082 L atm mol-1K-1. Denken Sie daran, dass 25 Grad Celsius = 298,15 K sind.
C=\frac{RT}{V}=\frac{0,082\times 298,15}{0,5}=48,9\text{ atm mol}^{-1}
Setzen Sie diesen Wert in die Gleichung für n ein, und die Anzahl der Gasmole ist:
n=\frac{P}{C}=\frac{3,2}{48,9}=0,065\text{Mol}