Μια ατμόσφαιρα, ή ατμόσφαιρα, είναι μια μονάδα πίεσης αερίου. Ένα atm είναι η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας, η οποία, σε άλλες μονάδες, είναι 14,7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα, 101325 Pascals, 1.01325 bar ή 1013.25 millibars. Ο νόμος περί ιδανικού αερίου σάς επιτρέπει να συσχετίσετε την πίεση ενός αερίου μέσα σε ένα δοχείο με τον αριθμό γραμμομορίων αερίου, υπό την προϋπόθεση ότι διατηρείτε σταθερή τη θερμοκρασία και τον όγκο. Σύμφωνα με τον νόμο περί ιδανικού αερίου, 1 γραμμομόριο αερίου που καταλαμβάνει όγκο 22,4 λίτρων στους 273 βαθμούς Κέλβιν (0 βαθμούς Κελσίου ή 32 βαθμούς Φαρενάιτ) ασκεί πίεση ίση με 1 ΑΤΜ. Αυτές οι συνθήκες είναι γνωστές ως τυπική θερμοκρασία και πίεση (STP).
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Χρησιμοποιήστε τον Ιδανικό Νόμο για το Αέριο για να συσχετίσετε την πίεση (P) ενός αερίου σε ένα δοχείο σε σταθερή θερμοκρασία (T) με τον αριθμό mol (n) αερίου.
Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο
Ο νόμος περί ιδανικού αερίου συνδέει την πίεση αερίου (P) και τον όγκο (V) με τον αριθμό γραμμομορίων αερίου (n) και τη θερμοκρασία (T) του αερίου σε βαθμούς Kelvin. Σε μαθηματική μορφή, αυτή η σχέση είναι:
PV = nRT
Το R είναι μια σταθερά γνωστή ως η ιδανική σταθερά αερίου. Όταν μετράτε την πίεση στις ατμόσφαιρες, η τιμή του R είναι 0,082057 L atm mol-1κ-1 ή 8,3145 μ3 Pa mol-1κ-1 (όπου [L] σημαίνει λίτρα).
Αυτή η σχέση ισχύει τεχνικά μόνο για ένα ιδανικό αέριο, το οποίο έχει τέλεια ελαστικά σωματίδια χωρίς χωρική επέκταση. Κανένα πραγματικό αέριο δεν πληροί αυτές τις προϋποθέσεις, αλλά στο STP, τα περισσότερα αέρια πλησιάζουν αρκετά για να κάνουν τη σχέση εφαρμόσιμη.
Σχετίζοντας την πίεση με τους τυφλοπόντικες αερίου
Μπορείτε να αναδιατάξετε στην ιδανική εξίσωση αερίου για να απομονώσετε είτε πίεση είτε αριθμό γραμμομορίων στη μία πλευρά του σημείου ίσο. Γίνεται είτε
P = \ frac {nRT} {V} \ text {ή} n = \ frac {PV} {RT}
Εάν κρατάτε σταθερή τη θερμοκρασία και τον όγκο, και οι δύο εξισώσεις σας δίνουν άμεση αναλογικότητα:
P = Cn \ text {και} n = \ frac {P} {C}, \ text {όπου} C = \ frac {RT} {V}
Για να υπολογίσετε το C, μπορείτε να μετρήσετε τον όγκο σε λίτρα ή κυβικά μέτρα, αρκεί να θυμάστε να χρησιμοποιείτε την τιμή R που είναι συμβατή με την επιλογή σας. Όταν χρησιμοποιείτε τον Ιδανικό Νόμο για το Αέριο, εκφράστε πάντα τη θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin. Μετατροπή από βαθμούς Κελσίου προσθέτοντας 273.15. Για να μετατρέψετε σε Kelvin από Fahrenheit, αφαιρέστε το 32 από τη θερμοκρασία Fahrenheit, πολλαπλασιάστε επί 5/9 και προσθέστε 273,15.
Παράδειγμα
Η πίεση του αερίου αργού εντός ενός λαμπτήρα 0,5 λίτρων είναι 3,2 ATM όταν ο λαμπτήρας είναι σβηστός και η θερμοκρασία δωματίου είναι 25 βαθμοί Κελσίου. Πόσα γραμμομόρια αργού βρίσκονται στο βολβό;
Ξεκινήστε υπολογίζοντας τη σταθερά C, όπου R = 0,082 L atm mol-1κ-1. Λάβετε υπόψη ότι 25 βαθμοί Κελσίου = 298,15 Κ.
C = \ frac {RT} {V} = \ frac {0,082 \ φορές 298,15} {0,5} = 48,9 \ κείμενο {atm mol} ^ {- 1}
Συνδέστε αυτήν την τιμή στην εξίσωση για το n και ο αριθμός γραμμομορίων αερίου είναι:
n = \ frac {P} {C} = \ frac {3.2} {48.9} = 0.065 \ κείμενο {moles}