ÁLTALÁNOS GÁZSZABÁLY: KÉPLETEK, ALKALMAZÁSOK ÉS GYAKORLATOK - KÉMIA - 2026

Az általános földgáz törvény Boyle-Mariotte törvény, Charles törvény és Gay-Lussac törvény kombinációjának eredménye; Valójában ez a három törvény az általános gázjogszabályok különleges eseteinek tekinthető. Az általános gázjog viszont tekinthető az ideális gázjogi törvény részleteinek.

Az általános gáztörvény kapcsolatot hoz létre a gáz térfogata, nyomása és hőmérséklete között. Ilyen módon kijelenti, hogy egy gáz esetében a fogott térfogatának nyomása szorzata, elosztva azzal a hőmérsékletivel, amelyen azt találják, mindig állandó marad.

A gázok különböző folyamatokban vannak jelen a természetben és számos alkalmazásban, mind ipari, mind a mindennapi életben. Ezért nem meglepő, hogy az általános gáztörvénynek több és sokféle alkalmazása van.

Például ez a törvény lehetővé teszi a különféle mechanikus eszközök, például légkondicionálók és hűtőszekrények működésének, a hőlégballonok működésének magyarázatát, és felhasználható még a felhőképződés folyamatainak ismertetésére is.

képletek

A törvény matematikai megfogalmazása a következő:

P ∙ V / T = K

Ebben a kifejezésben P a nyomás, T a hőmérsékletet (kelvin fokban), V a gáz térfogatát és K egy állandó értéket jelent.

Az előző kifejezés helyettesíthető a következővel:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Ez az utolsó egyenlet nagyon hasznos azoknak a változásoknak a tanulmányozására, amelyekben a gázok átmennek, amikor a termodinamikai változók egyike vagy kettő (nyomás, hőmérséklet és térfogat) módosul.

Boyle-Mariotte törvény, Károly törvény és Gay-Lussac törvény

A fent említett törvények mindegyike a termodinamikai változókat érinti, abban az esetben, ha a harmadik változó állandó marad.

Charles törvénye szerint a térfogat és a hőmérséklet egyenesen arányosak, amíg a nyomás változatlan marad. E törvény matematikai kifejezése a következő:

V = K ₂ ∙ T

A maga részéről Boyle törvénye megállapítja, hogy a nyomás és a térfogat fordított kapcsolatban vannak egymással, ha a hőmérséklet állandó marad. Boyle törvényét matematikailag a következőképpen foglaljuk össze:

P ∙ V = K ₁

Végül, a Gay-Lussac törvény kimondja, hogy a hőmérséklet és a nyomás közvetlenül arányosak azokban az esetekben, amikor a gáz térfogata nem változik. Matematikailag a törvényt a következőképpen fejezzük ki:

P = K ₃ ∙ T

Ebben a kifejezésben a K ₁, K ₂ és K ₃ képviselnek különböző állandók.

Ideális gáz törvény

Az általános gáz törvény az ideális gáz törvényből származik. Az ideális gáz törvény az ideális gáz állapotának egyenlete.

Ideális gáz egy hipotetikus gáz, amely pontszerű részecskékből áll. Ezeknek a gázoknak a molekulái nem gyakorolnak gravitációs erőt egymással, és ütközésüket az jellemzi, hogy teljesen rugalmasak. Ilyen módon kinetikus energiája közvetlenül arányos a hőmérsékletével.

Azok a valódi gázok, amelyek viselkedése a legjobban hasonlít az ideális gázok viselkedéséhez, alacsony nyomáson és magas hőmérsékleten egyszeres gázok.

Az ideális gáz törvény matematikai kifejezése a következő:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Ez az n egyenlet a molszám és R az ideális gázok univerzális állandója, amelynek értéke 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Alkalmazások

Az általános gáz törvény, valamint a Boyle-Mariotte, Charles és a Gay-Lussac törvény számos fizikai jelenségben megtalálható. Ugyanígy szolgálják a mindennapi élet sokféle és változatos mechanikus eszközének működését.

Például egy főzőlapon meg lehet tartani a Gay Lussac törvényét. Az edényben a térfogat állandó marad, tehát ha benne felhalmozódó gázok hőmérséklete megemelkedik, az edény belső nyomása is növekszik.

További érdekes példa a hőlégballon. Működése a Charles törvényen alapul. Tekintettel arra, hogy a légköri nyomást gyakorlatilag állandónak lehet tekinteni, akkor a léggömböt kitöltõ gáz felmelegítésekor történik, hogy az általunk elfoglalt térfogat növekszik; így csökken sűrűsége és a ballon fel tud emelkedni.

Megoldott gyakorlatok

Első gyakorlat

Határozzuk meg annak a gáznak a végső hőmérsékletét, amelynek kezdeti nyomása 3 atmoszféra megduplázódik, amíg eléri a 6 légköri nyomást, miközben annak térfogatát 2 liter térfogatról 1 literre csökkentik, tudván, hogy a gáz kezdeti hőmérséklete 208 volt, 25 ºK.

Megoldás

Helyettesíti a következő kifejezést:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

neked kell:

Megoldva azt kapjuk, hogy T ₂ = 208,25 ºK

Második gyakorlat

Ha egy olyan gázt kapunk, amelynek 600 mm Hg nyomása van, és 670 ml térfogatot foglal el és 100 ° C hőmérsékleten, akkor határozza meg, hogy milyen nyomása lesz 473 ° K-on, ha ezen a hőmérsékleten 1500 ml térfogatot foglal el.

Megoldás

Először is tanácsos (és általában szükséges) az összes adatot a nemzetközi rendszer egységeire alakítani. Így:

P ₁ = 600/760 = 0,789473684 atm körülbelül 0,79 atm

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ° K

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ° K

Helyettesíti a következő kifejezést:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

neked kell:

0,79 - 0,67 / 373 = P _{2 -} 1,5 / 473

A P ₂ megoldására a következőket kapjuk:

P ₂ = 0,484210526 körülbelül 0,48 atm

Irodalom

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). A kémia alapjai. Barcelona: Szerkesztő Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, szerk. A fizikai kémia világa.
3. Általános gázjog. (ND). A Wikipedia. Visszakeresve: 2018. május 8-án, az es.wikipedia.org webhelyről.
4. Gázszabályok. (ND). A Wikipediaban. Visszakeresve: 2018. május 8-án, az en.wikipedia.org webhelyről.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Kémiai alapelvek. Houghton Mifflin Company.