חוק גזים כללי, יישומים ותרגילים פתוחים

ה חוק גזים כללי היא תוצאה של שילוב חוק בויל-מריוט, חוק צ'רלס וחוק לוסאק; למעשה, שלושה חוקים אלה יכולים להיחשב מקרים מסוימים של החוק הכללי של גזים. בתורו, החוק הכללי של גזים יכול להיחשב הפרטיות של החוק של גזים אידיאליים.

החוק הכללי של גזים קובע קשר בין נפח, לחץ וטמפרטורה של גז. בדרך זו הוא קובע כי, בהתחשב בגז, תוצר הלחץ שלה על ידי נפח זה תופסת מחולק הטמפרטורה שבה הוא תמיד נשאר קבוע.

גזים קיימים בתהליכים שונים של הטבע, וכן במספר רב של יישומים תעשייתיים ויומיומיים. לכן, אין זה מפתיע כי החוק הכללי של גזים יש יישומים מרובים ומגוונים.

לדוגמה, חוק זה מאפשר להסביר את הפעולה של מכשירים מכניים שונים כגון מזגנים ומקררים, את הפעולה של בלונים אוויר חם, והוא יכול לשמש גם כדי להסביר את התהוות התהליכים של עננים.

אינדקס

• 1 נוסחאות
  • 1.1 חוק בויל-מריוט, חוק צ'רלס וחוק גיי-לוסאק
  • 1.2 חוק גזים אידיאליים
• 2 יישומים
• 3 תרגילים נפתרו
  • 3.1 תרגיל ראשון
  • 3.2 תרגיל שני
• 4 הפניות

נוסחאות

הניסוח המתמטי של החוק הוא כדלקמן:

P ∙ V / T = K

בביטוי זה P הוא הלחץ, T מייצג את הטמפרטורה (במעלות קלווין), V הוא נפח הגז, ו- K מייצג ערך קבוע.

הביטוי הקודם ניתן להחליף את הפריטים הבאים:

עמ '₁ ∙ אשר₁ / T₁ = P₂ ∙ אשר₂ / T₂

משוואה אחרונה זו היא די שימושית כדי לבחון את השינויים שחוו גזים כאשר אחד או שניים מהמשתנים התרמודינמיים (לחץ, טמפרטורה ונפח) משתנים..

חוק בויל-מריוט, חוק צ'רלס וחוק גיי-לוסק

כל אחד מהחוקים האמורים מתייחס לשני משתנים תרמודינמיים, במקרה שהמשתנה השלישי נשאר קבוע.

החוק של צ'רלס קובע כי נפח וטמפרטורה הם פרופורציונליים ישירות כל עוד הלחץ נשאר ללא שינוי. הביטוי המתמטי של חוק זה הוא כדלקמן:

V = K₂ ∙ T

מאידך גיסא, חוק בויל קובע כי ללחץ ולנפח יש יחס של יחסיות הפוכה זה לזה כאשר הטמפרטורה נשארת קבועה. חוק בויל מתמצת באופן מתמטי כדלקמן:

P ∙ V = K =₁

לבסוף, חוק גיי-לוסאק קובע כי הטמפרטורה והלחץ הם ביחס ישר למקרים בהם נפח הגז אינו משתנה. מתמטית, החוק בא לידי ביטוי כדלקמן:

P = K₃ ∙ T

ביטוי K אמר₁, K₂ ו K₃ הם מייצגים קבועים שונים.

חוק גזים אידיאליים

החוק הכללי של גזים ניתן לקבל חוק של גזים אידיאליים. החוק של גזים אידיאליים הוא משוואת מצב של גז אידיאלי.

גז אידיאלי הוא גז היפותטי שמייצר חלקיקים בעלי אופי דייקן. המולקולות של גזים אלה אינן מפעילות כוח כבידה אחד עם השני, והזעזועים שלהן מתאפיינות בגמישות גמורה. בדרך זו, הערך של האנרגיה הקינטית שלו הוא ביחס ישר לטמפרטורה שלה.

הגזים האמיתיים שהתנהגותם דומה לזו של הגזים האידיאליים הם גזים מונטומיים כאשר הם בלחצים נמוכים ובטמפרטורות גבוהות.

הביטוי המתמטי של החוק של גזים אידיאליים הוא כדלקמן:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

משוואה זו היא מספר החפרצים ו- R הוא הקבוע האוניברסלי של הגזים האידיאליים שערכם הוא 0.082 atm ∙ L / mol ∙ K).

יישומים

גם החוק הכללי של גזים וחוקי בויל-מריוט, צ'רלס וגיי-לוסאק ניתן למצוא במספר רב של תופעות פיזיות. באופן דומה, הם משמשים כדי להסביר את הפעולה של מכשירים מכניים רבים ומגוונים של חיי היומיום.

לדוגמה, בתוך סיר לחץ אתה יכול לראות את גאי Lussac של החוק. בסיר נפח נשאר קבוע, כך שאם תגדיל את הטמפרטורה של גזים המצטברים בו, הלחץ הפנימי של הסיר גם מגדילה.

דוגמה מעניינת נוספת היא בלון אוויר חם. פעולתו מבוססת על חוק צ'ארלס. מאז הלחץ האטמוספרי יכול להיחשב קבוע כמעט, מה קורה כאשר הגז מילוי הבלון מחומם היא כי נפח זה תופסת גדל; כך צפיפות שלה מופחת העולם יכול לעלות.

תרגילים נפתרים

תרגיל ראשון

קביעת טמפרטורת הגז הסופית שהלחץ הראשוני של 3 אטמוספרות מכפיל כדי להגיע ללחץ של 6 אטמוספרות, תוך הקטנת נפח מנפח של 2 ליטר ל 1 ליטר, בידיעה כי הטמפרטורה הראשונית של הגז היה 208, 25 ºK.

פתרון

החלפת הביטוי הבא:

 עמ '₁ ∙ אשר₁ / T₁ = P₂ ∙ אשר₂ / T₂

אתה צריך:

3 ∙ 2 / 208.25  = 6 ∙ 1 / T₂

ניקוי, אתה מקבל את זה T₂ = 208,25 ºK

תרגיל שני

בהתחשב בגז נתון ללחץ של 600 מ"מ כספית, הכובש נפח של 670 מ"ל בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס, לקבוע מה הלחץ שלה יהיה ב 473 מעלות צלזיוס אם בטמפרטורה זו היא תופסת נפח של 1500 מ"ל.

פתרון

ראשית, רצוי (ובדרך כלל, יש צורך) כדי להפוך את כל הנתונים ליחידות של המערכת הבינלאומית. אז, אתה צריך:

עמ '₁ = 600/760 = 0.789473684 atm כ -0.79 atm

אשר₁ = 0.67 l

T₁ = 373 ºK

עמ '₂ = ?

אשר₂ 1.5 l = 1.5

T₂ = 473 ºK

החלפת הביטוי הבא:

 עמ '₁ ∙ אשר₁ / T₁ = P₂ ∙ אשר₂ / T₂

אתה צריך:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = P₂ ∙ 1.5 / 473

ניקוי P₂ אתה מקבל ל:

עמ '₂ = 0.484210526 כ -0.48 atm

הפניות

1. שיאוולו, מריו; ויסנטה ריבס, לאונרדו פלמיסנו (2003). יסודות הכימיה. ברצלונה: מאמר מערכת אריאל, א.
2. Laider, Keith, J. (1993). הוצאת אוניברסיטת אוקספורד,. עולם הכימיה הפיסיקלית /.
3. חוק הגז הכללי. (n.d). בוויקיפדיה. ב -8 במאי 2018, מתוך es.wikipedia.org.
4. חוקי גז. (n.d). בוויקיפדיה. ב -8 במאי 2018, מתוך en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, סטיבן S (1998). עקרונות כימיים. חברת Houghton Mifflin.