Προβλήματα που σχετίζονται με τον νόμο του Avogadro

Ο Amedeo Avogadro έκανε μια υπόθεση για την εξέλιξη της ατομικής θεωρίας το 1811. Ο ίδιος ο νόμος πήρε το όνομά του από έναν Ιταλό Επιστήμονα, τον Amedeo Carlo Avogadro. Εξέφρασε ότι οι ισοδύναμοι όγκοι όλων των αερίων σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση περιέχουν ισοδύναμες ποσότητες μορίων. Έτσι, ο νόμος του Avogadro εκφράζει ότι ο όγκος ενός αερίου είναι σχετικός με την ποσότητα των γραμμομορίων του αερίου που υπάρχουν όταν η θερμοκρασία και η πίεση διατηρούνται σταθερά.

Ο αριθμός του Avogadro είναι ο αριθμός των μονάδων σε κάθε ένα mole μιας ύλης που ισούται με 6,02214076 ✕ 1023 . Για παράδειγμα, η μοριακή μάζα του αερίου διοξειδίου του άνθρακα είναι 44,01, επομένως το ένα γραμμάριο mole άνθρακα έχει μάζα 44,01 g και περιέχει 6,02214076 ✕ 1023 μόρια.

Εξίσωση του νόμου του Avogadro

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι γραφής της εξίσωσης του Avogadro με μαθηματικούς όρους

k =V/n ή  V=k X n

V είναι ο όγκος του αερίου, n είναι ο αριθμός γραμμομορίων ενός αερίου και το K είναι σταθερό. Ο νόμος του Avogadro δηλώνει ότι η ιδανική σταθερά αερίου είναι η ίδια τιμή για όλα τα αέρια.

Επομένως:

k=p1V1/T1n1=P2V2/T2n2

V1/n1=V2/n2

V1n2=V2n1

Όπου p είναι πίεση, V είναι όγκος, T είναι θερμοκρασία και n είναι ένας αριθμός moles.

Παραγωγή

Αυτός ο νόμος προέρχεται από την εξίσωση ιδανικού αερίου.

PV=nRT

Εδώ, P είναι η πίεση που ασκεί ένα αέριο 

V είναι ο τόμος 

n είναι ο συνολικός αριθμός κρεατοελιών 

R είναι η καθολική σταθερά

T είναι η θερμοκρασία 

n2Vn=(RT)P [καθώς η πίεση και η θερμοκρασία διατηρούνται σταθερές, επομένως (RT)P είναι σταθερές]

Επομένως, k=Vn 

Περιορισμοί του νόμου του Avogadro

• Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για πραγματικά αέρια.

• Η απόκλιση των αερίων τείνει να αυξάνεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και υψηλότερες πιέσεις.
• Τα μόρια που έχουν χαμηλή μάζα, όπως το ήλιο και το υδρογόνο, ενεργούν σύμφωνα με το νόμο του Avogadro σε καλύτερο βαθμό από τα μόρια με μεγαλύτερη μάζα.

Προβλήματα που σχετίζονται με τον νόμο του Avogadro

Παράδειγμα 1:Ένα δείγμα 7,0 L στους 300 C και πίεση 2,00 atm περιέχει 0,8 moles αερίου. Στη συνέχεια, προσθέτοντας 0,30 mol αερίου στην ίδια πίεση και θερμοκρασία προστίθενται, ποιος θα είναι ο τελικός συνολικός όγκος του αερίου;

Λύση:

Formula of Avogadro's Law

Vini=Vfnf

Εδώ, 

Vi =αρχικός όγκος 

ni =αρχικός αριθμός κρεατοελιών 

Vf=τελικός τόμος

nf =τελικός αριθμός moles 

Επομένως, Vi =7,0 L και ni =0,8 mole. όταν προστεθεί 0,30 mole:

nf=ni +0,30

nf=1,1 mole

Τώρα, Vf =Vi nf/ni

Vf =(7,0L ✕ 1,1mole)/0,8 mole

Vf =7,7L/0,8

Vf =9,625 L

Για να ελέγξετε αν η απάντηση είναι σωστή ή όχι. Ο τελικός όγκος πρέπει να είναι μεγαλύτερος από τον αρχικό όγκο γιατί προσθέσαμε περισσότερο αέριο.

Ως εκ τούτου, ο τελικός όγκος του αερίου είναι 9,625

Παράδειγμα 2:Ένα μπαλόνι γεμίστηκε σε όγκο  2,25 L με 0,0820 moles αερίου ηλίου. Ας υποθέσουμε ότι στο μπαλόνι προστίθενται 0,015 mole ηλίου με σταθερή πίεση και θερμοκρασία. Ποιος θα είναι ο νέος όγκος του μπαλονιού;

Δόθηκε: 

V1 =2,25 L

n1 =0,0820 mol

n2 =0,0820 +0,015 =0,097 mol

V2=? L

Λύση:

Ο τύπος είναι V2=V1 X  n2 n1

Τοποθέτηση των τιμών στον τύπο 

V2=2,25 X  0,0970,0820=2,66 L

Παράδειγμα 3:Ένα εύκαμπτο δοχείο με αρχικό όγκο 5,00 L περιέχει 6.500 mol has. Προστίθεται περισσότερο αέριο στο εύκαμπτο δοχείο μέχρι να φτάσει σε τελικό όγκο 18,30 L. Η πίεση και η θερμοκρασία του αερίου παραμένουν σταθερές. Πόσοι κρεατοελιές προστέθηκαν στο δοχείο;

Δόθηκε:

V1 =5,00 L

n1 =6.500 mol

n2 =?

V2=18,30 L

Λύση:

Ο τύπος είναι V1/n1=V2/n2

5,00 L6,500 mol=18,30 Ln2

n2=23,79 mol (n2 είναι ο συνολικός αριθμός γραμμομορίων)

Επομένως  ο αριθμός των σπίλων που προστέθηκαν ήταν 23,79-6,50=17,29

Σημειώσεις για τον νόμο του Avogadro

• Ο νόμος του Avogadro αναφέρεται επίσης ως Υπόθεση του Avogadro ή Αρχή του Avogadro.
• Η μαθηματική σχέση που χρησιμοποιείται για τον νόμο του Avogadro είναι:

V=k X n

V είναι ο όγκος του αερίου, το K είναι σταθερό και n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων.

•  Η ποσότητα ή η ποσότητα αερίου σε ένα δοχείο αυξάνεται και, στη συνέχεια, αυξάνεται και ο όγκος
• Η ποσότητα ή η ποσότητα του αερίου σε ένα δοχείο μειώνεται και στη συνέχεια ο όγκος του αερίου μειώνεται.
• Ο νόμος Avogadro χρησιμοποιείται μόνο για αέρια
• Οι χημικοί μηχανικοί το χρησιμοποιούν κυρίως για να λάβουν την αξία.

Συμπέρασμα 

Ο νόμος του Avogadro, επίσης γνωστός ως Υπόθεση του Avogadro ή Αρχή του Avogadro, χρησιμοποιείται ευρέως στη χημική μηχανική και τη μηχανική διεργασιών. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον Νόμο, μπορείτε να βρείτε οποιαδήποτε τιμή όπως ο όγκος του αερίου ή ο αριθμός των γραμμομορίων εάν δίνονται οι άλλες τιμές των προβλημάτων, όπως λύσαμε στα προβλήματα που σχετίζονται με τον νόμο του Avogadro. Έχουμε αναφέρει μερικά βασικά σημεία κάτω από την επικεφαλίδα «Σημειώσεις για το νόμο του Avogadro» που πρέπει να εξετάσετε αφού ολοκληρώσετε αυτό το θέμα. Επίσης, λύστε τα παραδείγματα που δίνονται για να κατανοήσετε καλύτερα τον Νόμο του Avogadro.