ATM arba atmosfera yra dujų slėgio vienetas. Vienas atm yra atmosferos slėgis jūros lygyje, kuris kitais vienetais yra 14,7 svaro už kvadratinį colį, 101325 paskalių, 1,01325 barų arba 1013,25 milibaro. Idealių dujų įstatymas leidžia susieti dujų slėgį inde su dujų molių skaičiumi, jei išlaikysite pastovią temperatūrą ir tūrį. Pagal Idealių dujų įstatymą 1 molis dujų, užimančių 22,4 litrų tūrį, esant 273 laipsnių Kelvinui (0 laipsnių Celsijaus arba 32 laipsnių Fahrenheito), daro slėgį, lygų 1 bankomatui. Šios sąlygos yra žinomos kaip standartinė temperatūra ir slėgis (STP).
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Norėdami susieti dujų, esančių inde, esant pastoviai temperatūrai (T), slėgį (P) su dujų molių skaičiumi (n) naudokite Idealių dujų įstatymą.
Idealus dujų įstatymas
Idealus dujų įstatymas dujų slėgį (P) ir tūrį (V) sieja su dujų molų skaičiumi (n) ir dujų temperatūra (T) Kelvino laipsniais. Matematine forma šis ryšys yra:
PV = nRT
R yra konstanta, žinoma kaip ideali dujų konstanta. Kai matuojate slėgį atmosferose, R vertė yra 0,082057 L atm mol
-1K.-1 arba 8,3145 m3 Pa mol-1K.-1 (kur [L] reiškia litrus).Šis santykis techniškai galioja tik idealioms dujoms, kurios turi puikiai elastingas daleles be erdvinio pratęsimo. Jokios tikrosios dujos neatitinka šių sąlygų, tačiau STP dauguma dujų yra pakankamai arti, kad santykis būtų tinkamas.
Slėgio susiejimas su dujų moliais
Galite pertvarkyti idealią dujų lygtį, kad vienoje ženklo lygyje pusėje išskirtumėte slėgį arba apgamų skaičių. Tai tampa arba
P = \ frac {nRT} {V} \ text {arba} n = \ frac {PV} {RT}
Jei laikote pastovią temperatūrą ir tūrį, abi lygtys suteikia jums tiesioginį proporcingumą:
P = Cn \ text {ir} n = \ frac {P} {C}, \ text {where} C = \ frac {RT} {V}
Norėdami apskaičiuoti C, galite išmatuoti tūrį litrais arba kubiniais metrais, jei tik prisiminsite, kad naudojate R vertę, kuri yra suderinama su jūsų pasirinkimu. Naudodami Idealių dujų įstatymą, visada nurodykite temperatūrą Kelvino laipsniais. Konvertuokite iš Celsijaus laipsnių pridėdami 273,15. Norėdami konvertuoti į Kelviną iš Farenheito, atimkite 32 iš Farenheito temperatūros, padauginkite iš 5/9 ir pridėkite 273,15.
Pavyzdys
Argono dujų slėgis 0,5 litro lemputės viduje yra 3,2 ATM, kai lemputė yra išjungta, o kambario temperatūra yra 25 laipsnių Celsijaus. Kiek molių argono yra svogūnėlyje?
Pradėkite apskaičiuodami konstantą C, kur R = 0,082 L atm mol-1K.-1. Atminkite, kad 25 laipsniai šilumos = 298,15 K.
C = \ frac {RT} {V} = \ frac {0,082 \ kartus 298,15} {0,5} = 48,9 \ text {atm mol} ^ {- 1}
Prijunkite šią vertę į n lygtį, o dujų molių skaičius yra:
n = \ frac {P} {C} = \ frac {3.2} {48.9} = 0.065 \ text {molai}