Πώς επεξεργάζεστε τον όγκο του αερίου;

Μπορείτε να επεξεργαστείτε τον όγκο ενός αερίου χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους ανάλογα με τις πληροφορίες που έχετε. Ακολουθούν μερικές κοινές προσεγγίσεις:

1. Χρήση του ιδανικού νόμου περί αερίου:

* Ο ιδανικός νόμος για το αέριο: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη και ευπροσάρμοστη μέθοδος. Δηλώνει:PV =NRT

* p: Πίεση του αερίου (σε Pascals, PA)

* V: Όγκος του αερίου (σε κυβικά μέτρα, m³)

* n: Αριθμός γραμμομορίων αερίου (σε moles, mol)

* r: Ιδανική σταθερά αερίου (8.314 j/mol · k)

* t: Θερμοκρασία του αερίου (στο Kelvin, k)

* Για να βρείτε την ένταση, αναδιατάξτε την εξίσωση: V =(nrt) / p

Παράδειγμα:

* Έχετε 2 moles ενός ιδανικού αερίου σε πίεση 1 atm (101.325 PA) και θερμοκρασία 25 ° C (298 K).

* Μετατρέψτε τη θερμοκρασία σε Kelvin:25 ° C + 273.15 =298.15 k

* Συνδέστε τις τιμές στην εξίσωση:V =(2 mol * 8.314 j / mol · k * 298.15 k) / 101.325 pa

* Υπολογίστε τον όγκο:V ≈ 0,049 m³ ή 49 λίτρα

2. Χρήση του συνδυασμένου νόμου περί αερίου:

* Ο συνδυασμός νόμου περί αερίου: Αυτός ο νόμος συνδυάζει το νόμο του Boyle, τον νόμο του Charles και τον νόμο του Gay-Lussac και είναι χρήσιμος για τη σύγκριση των αρχικών και τελικών καταστάσεων ενός αερίου. Δηλώνει:(p₁v₁) / t₁ =(p₂v₂) / t₂

* p₁: Αρχική πίεση

* V₁: Αρχικός όγκος

* t₁: Αρχική θερμοκρασία

* p₂: Τελική πίεση

* V₂: Τελικός όγκος

* t₂: Τελική θερμοκρασία

* Για να βρείτε τον τελικό τόμο (V₂), αναδιατάξτε την εξίσωση: V₂ =(p₁v₁t₂) / (p₂t₁)

Παράδειγμα:

* Έχετε 1 λίτρο αερίου σε πίεση 1 atm και θερμοκρασία 20 ° C (293,15 K). Η πίεση αυξάνεται σε 2 atm και η θερμοκρασία αυξάνεται στους 30 ° C (303,15 K).

* Συνδέστε τις τιμές στην εξίσωση:V₂ =(1 atm * 1 l * 303.15 k) / (2 atm * 293.15 k)

* Υπολογίστε τον τελικό τόμο:V₂ ≈ 0,52 L

3. Χρήση του νόμου του Avogadro:

* Νόμος του Avogadro: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι στην ίδια θερμοκρασία και πίεση, ίσοι όγκοι διαφορετικών ιδεώδους αερίων περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων.

* Αυτός ο νόμος είναι χρήσιμος για τη σύγκριση των όγκων δύο αερίων με τον ίδιο αριθμό moles.

4. Χρησιμοποιώντας τον ιδανικό νόμο για το φυσικό αέριο με πυκνότητα:

* Ο ιδανικός νόμος αερίου μπορεί να συνδυαστεί με τον ορισμό της πυκνότητας (ρ =m/v) για τον υπολογισμό του όγκου ενός αερίου.

* Αναδιάταξη του ιδανικού νόμου περί αερίου και της πυκνότητας υποκαταστάσεων, παίρνετε:V =(MRT) / (ρπα)

* m: Μάζα του αερίου (σε kg)

Παράδειγμα:

* Έχετε 1 kg αερίου αζώτου (n₂) σε πίεση 1 atm και θερμοκρασία 25 ° C (298 K). Η πυκνότητα του αέριο αζώτου σε αυτές τις συνθήκες είναι περίπου 1,25 kg/m³.

* Υπολογίστε τον όγκο:V =(1 kg * 8.314 j/mol · k * 298 k)/(1,25 kg/m³ * 101,325 pa)

* Ο όγκος είναι περίπου:V ≈ 0,196 m³ ή 196 λίτρα

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Ιδανικές υποθέσεις νόμου περί αερίου: Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο προϋποθέτει ότι τα μόρια αερίου δεν έχουν όγκο και δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτή είναι μια καλή προσέγγιση για τα περισσότερα αέρια σε χαμηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες.

* Πραγματικά αέρια: Σε υψηλές πιέσεις ή χαμηλές θερμοκρασίες, τα πραγματικά αέρια αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά. Μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε πιο πολύπλοκες εξισώσεις για να υπολογίσετε τις διαμοριακές δυνάμεις και τον πεπερασμένο όγκο των μορίων αερίου.

Θυμηθείτε να χρησιμοποιείτε πάντα συνεπείς μονάδες στους υπολογισμούς σας και να γνωρίζετε τους περιορισμούς των μεθόδων που χρησιμοποιείτε.