Ερώτηση για το νόμο για το φυσικό αέριο
Κοιτώντας γενικά, θα διαπιστώσουμε ότι τα αέρια αποτελούνται από πολύ μικρά σωματίδια και λόγω των αμοιβαίων συγκρούσεων μεταξύ αυτών των σωματιδίων, συνεχίζουν να κινούνται συνεχώς, λόγω της οποίας η φύση τους είναι ελαστική, κατά την αλληλεπίδραση της ελαστικής τους δράσης ή σύγκρουσης μεταξύ τους. τα καθιστούν ιδανικό αέριο. Αυτή η ανοχή και η ελαστικότητα διαφέρουν σε όλα τα αέρια, ανάλογα με τη φύση και τις ιδιότητές τους. Μερικά τέτοια αέρια είναι το άζωτο, το οξυγόνο, το υδρογόνο, το διοξείδιο του άνθρακα, τα ευγενή αέρια κ.λπ., τα οποία μπορούν να διαιρεθούν ως ιδανικό αέριο.
PV =nRT
όπου,
P είναι η πίεση
V είναι ο τόμος
n είναι η ποσότητα της ουσίας
Το R είναι η ιδανική σταθερά αερίου
Το ιδανικό αέριο ακολουθεί κυρίως κάποιους βασικούς κανόνες όπως ο νόμος του Boyle, ο νόμος Charles / Gelusac, που σχετίζεται με τον οποίο έχει κατασκευαστεί και μια έκφραση, η οποία σχετίζεται με ένα ιδανικό αέριο, το βρίσκουμε ως PV =nRT. Εδώ η τιμή του R περιγράφει την καθολική σταθερά αερίου με τιμή 8,31 J/mol βαθμό και Κ. Επίσης, σε μονάδες SI, η πίεση εκφράζεται σε N/m2 (Pascals), ο όγκος εκφράζεται σε κυβικά μέτρα και η θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin .
Προβλήματα νόμου αερίου
Ερώτηση:Σε κανονική θερμοκρασία, το αέριο καταλαμβάνει 4,00 L. Ποιος είναι ο όγκος στους 440,0 βαθμούς Κελσίου;
Λύση:
Σε πολλαπλασιασμένη μορφή, είναι αυτό:
V1T2 =V2T1
V2 =(V1) [T2 / T1] <— παρατηρήστε πώς ομαδοποίησα τις θερμοκρασίες
x =(4,00 L) [(717,0 K) / (273,0 K)]
x =10,50 L
Ερώτηση:Η θερμοκρασία ενός αερίου θα αλλάξει από 405 °C σε 552 °C όταν ο όγκος αλλάξει από mL σε 850 mL. Ποιο είναι το σημείο εκκίνησης για τον τόμο;
Λύση:
Γράψτε τον νόμο του Charles και αντικαταστήστε τις τιμές στο:
V1 / T1 =V2 / T2
y / 678 K =850 mL / 725 K
(y) (725 K) =(852 mL) (678 K)
y =850 mL
Οι τεράστιοι αριθμοί °C έχουν σκοπό να σας κάνουν να ξεχάσετε να προσθέσετε 273. Λάβετε υπόψη ότι μόνο οι θερμοκρασίες Kelvin μπορούν να χρησιμοποιηθούν στους υπολογισμούς.
Ερώτηση:Όταν η θερμοκρασία 500 ml αέρα αυξάνεται από 23°C σε 43°C υπό σταθερή πίεση, ποια είναι η αύξηση του όγκου;
Λύση:
Ο νόμος του Charle είναι εφαρμόσιμος καθώς η πίεση και η ποσότητα παραμένουν σταθερά.
V1 / T1 =V2 / T1 ή V1 =T1 / T2 × V2
V1/500 =316 / 296 =533,783 ml
Αύξηση όγκου αέρα =533.783 – 500 =33.783 ml
Ερώτηση:Υπό ατμοσφαιρική πίεση, 2 λίτρα αερίου είναι ίσα με δύο λίτρα υγρού. Ποιος είναι ο όγκος της ίδιας ποσότητας αερίου στην ίδια θερμοκρασία κάτω από 550 mm Hg;
Λύση:
Δίνεται V1 =2 λίτρα
P1 =2 atm
V2 =?
P2 =550 / 760 atm
Χρήση
P1V1 =P2V2
Παίρνουμε
2 × 2 =550 / 760 × V2
V2 =760 λίτρα
Ερώτηση:Στους 24°C και 760 mm Hg, πόσο μεγάλο μπαλόνι θα μπορούσατε να γεμίσετε με 6 g αερίου He;
Λύση:
Δεδομένα, P =760 / 760 atm, T =297 K, w =6 g
και m =4 για He
PV =w / M RT
=760 / 760 × V =6/4 × 1 × 297
∴ V =445,5 λίτρα
Ερώτηση:Υπολογίστε τη θερμοκρασία στην οποία 32 g N2 καταλαμβάνει όγκο 8 λίτρων στο
4,46 atm
Λύση:
w =32 g, P =4,46 atm, V =8 λίτρα, m =28
Τώρα, PV =w / M RT (R =0,0821 λίτρα atm K–1 mole–1)
T =2,563 K
Ερώτηση:Ποιος είναι ο όγκος ενός αερίου που καταλαμβάνει 400 ml στους 37°C και πίεση 640 mm;
Λύση:
V2 =400 / 1000 λίτρα, P2 =640 / 760 atm, T2 =310 K
Στο STP, V1=? P1=1 atm, T1=273K
P2V2 / T2 =P1V1 / T1 ή V1 =0,8258 λίτρα
Όγκος σε STP =825,8 ml
Ερώτηση:Ένα κυλινδρικό μπαλόνι διαμέτρου 42 cm θα γεμίσει με Η2 σε NTP από έναν κύλινδρο που αποθηκεύει το αέριο στις 10 atm και στους 37°C. Στο NTP, ο κύλινδρος μπορεί να περιέχει 3,82 λίτρα νερού. Προσδιορίστε τον μέγιστο αριθμό μπαλονιών που μπορούν να γεμίσουν.
Λύση:
Όγκος 1 μπαλονιού που πρέπει να γεμίσει =4/3 π (42/2)3 =9,702 λίτρα
Έστω x μπαλόνια γεμάτα, τότε ο όγκος του H2 που καταλαμβάνεται από τα μπαλόνια =9,702 × x
Επίσης, ο κύλινδρος δεν θα είναι άδειος και θα καταλαμβάνει όγκο Η2 =3,82 λίτρα.
∴ Συνολικός όγκος που καταλαμβάνεται από H2 σε NTP =9,702 × x + 3,82 λίτρα
∴ Στο STP
P2 =1 atm Διαθέσιμο H2
V1=9,702 × x + 3,82 P2 =10 atm
T1 =273 K T2 =310K
P1V1 / T2 =P2V2 / T2 V2 = 3,82 λίτρα
ή 1 × (4,85 1x + 3,82 / 273) =10 × 3,82 / 310 ∴ x =7
Ερώτηση:Ποια θα ήταν η τελική πίεση σε ένα άδειο συρμάτινο μπουκάλι 0,45 λίτρων αφού έχει διαλυθεί όλο το CO2 και η θερμοκρασία φτάσει τους 35°C εάν τοποθετηθεί ένα κομμάτι ξηρού πάγου 40 g και κλείσει καλά;
Λύση:
w =40 g ξηρού CO2 που θα εξατμιστεί για να αναπτύξει πίεση
m =44, V =0,45 λίτρο, P =? T =308K
PV =W / m RT
P × 0,45 =40 / 44 × 0,0821 × 308
P =0,07989 atm
Πίεση μέσα στη φιάλη =P + πίεση atm =0,07989+ 1 =1,07989 atm
Συμπέρασμα
Ο νόμος του ιδανικού αερίου δεν ισχύει επειδή το μοριακό μέγεθος και οι διαμοριακές δυνάμεις έχουν σημασία σε χαμηλές θερμοκρασίες, μεγάλες πυκνότητες και εξαιρετικά υψηλές πιέσεις. Ο νόμος του ιδανικού αερίου δεν ισχύει. Για βαρέα αέρια (ψυκτικά) και αέρια με σημαντικές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, όπως οι υδρατμοί, δεν ισχύει ο νόμος του ιδανικού αερίου.
