Шта је закон о идеалном гасу?

Закон о идеалном гасу је математичка једначина коју можете користити за решавање проблема који се односе на температуру, запремину и притисак гасова. Иако је једначина приближна, врло је добра и корисна је за широк спектар услова. Користи два блиско повезана облика која на различите начине узимају у обзир количину гаса.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Закон о идеалном гасу је ПВ = нРТ, где је П = притисак, В = запремина, н = број молова гаса, Т је температура, а Р је константа пропорционалности, обично 8,314. Једначина вам омогућава да решавате практичне проблеме са гасовима.

У свакодневном животу имате посла са гасовима, као што су ваздух који удишете, хелиј у балону за забаву или метан, „природни гас“ који користите за кување хране. Ове супстанце имају врло слична заједничка својства, укључујући начин на који реагују на притисак и топлоту. Међутим, на врло ниским температурама већина стварних гасова претвара се у течност. Поређења ради, идеалан гас је кориснија апстрактна идеја него стварна супстанца; на пример, идеалан гас се никада не претвара у течност и нема ограничења његове компресибилности. Међутим, већина стварних гасова је довољно близу идеалном гасу да можете да користите закон о идеалном гасу за решавање многих практичних проблема.

Једначине закона идеалног гаса имају притисак и запремину на једној страни знака једнакости, а количину и температуру на другој страни. То значи да производ притиска и запремине остаје пропорционалан производу количине и температуре. Ако, на пример, повећате температуру фиксне количине гаса у фиксној запремини, мора се повећати и притисак. Или, ако одржавате константан притисак, гас се мора проширити у већу запремину.

Да бисте правилно користили закон о идеалном гасу, морате користити апсолутне јединице температуре. Степени Целзијуса и Фахренхеита неће успети јер могу да пређу на негативне бројеве. Негативне температуре у закону о идеалном гасу дају вам негативни притисак или запремину, који не могу постојати. Уместо тога, користите Келвинову скалу која почиње на апсолутној нули. Ако радите са енглеским јединицама и желите скалу повезану са Фахренхеит-ом, користите Ранкине-ову скалу која такође почиње на апсолутној нули.

Први уобичајени облик једначине идеалног гаса је ПВ = нРТ, где је П притисак, В запремина, н број молова гаса, Р је константа пропорционалности, обично 8.314, а Т температура. За метрички систем користите паскале за притисак, кубне метре за запремину и Келвине за температуру. Да узмемо један пример, 1 мол гаса хелијума на 300 Келвина (собна температура) је испод 101 килопаскала под притиском (притисак на нивоу мора). Колики обим заузима? Узмите ПВ = нРТ и поделите обе стране са П, остављајући В саму са леве стране. Једначина постаје В = нРТ ÷ П. Један мол (н) пута 8.314 (Р) пута 300 Келвина (Т) подељен са 101.000 паскала (П) даје 0,0247 кубних метара запремине или 24,7 литара.

На часовима природних наука, још један уобичајени облик једначине идеалног гаса који ћете видети је ПВ = НкТ. Велики „Н“ је број честица (молекула или атома), а к је Болцманова константа, број који вам омогућава да користите број честица уместо молова. Имајте на уму да за хелијум и друге племените гасове користите атоме; за све остале гасове користите молекуле. Користите ову једначину на приближно исти начин као и претходну. На пример, резервоар од 1 литра прима 10²³ молекули азота. Ако спустите температуру на 200 Келвина хладних за кости, колики је притисак гаса у резервоару? Узмите ПВ = НкТ и поделите обе стране са В, остављајући П сам од себе. Једначина постаје П = НкТ ÷ В. Множи 10²³ молекула (Н) Болцмановом константом (1,38 к 10^-23), помножите са 200 Келвина (Т), а затим поделите са 0,001 кубних метара (1 литар) да бисте добили притисак: 276 килопаскала.