Hvad er den ideelle gaslov?

Den ideelle gaslov er en matematisk ligning, du kan bruge til at løse problemer, der vedrører temperaturen, volumen og trykket i gasser. Selv om ligningen er en tilnærmelse, er den meget god, og den er nyttig til en lang række forhold. Den bruger to nært beslægtede former, der redegør for mængden af en gas på forskellige måder.

TL; DR (for lang; ikke læst) |

Den ideelle gaslov er PV \u003d nRT hvor P \u003d tryk, V \u003d volumen, n \u003d antal mol gas, T er temperatur og R er en proportionalitetskonstant, sædvanligvis 8.314. Ligningen giver dig mulighed for at løse praktiske problemer med gasser.
Real vs. Ideal Gas

Du beskæftiger sig med gasser i hverdagen, såsom den luft, du indånder, heliet i en festballon eller metan, " naturgas "du bruger til at lave mad. Disse stoffer har meget ens egenskaber til fælles, herunder de reagerer på tryk og varme. Ved meget lave temperaturer vender de fleste reelle gasser sig imidlertid til væske. Til sammenligning er en ideel gas mere en nyttig abstrakt idé end et reelt stof; for eksempel vender en ideel gas aldrig til væske, og der er ingen grænser for dens komprimerbarhed. De fleste virkelige gasser er imidlertid tæt nok på en ideel gas, til at du kan bruge den ideelle gaslov til at løse mange praktiske problemer.
Volumen, temperatur, tryk og mængde

De ideelle gaslovsligninger har tryk og lydstyrke på den ene side af det lige tegn og mængde og temperatur på den anden. Dette betyder, at trykket og volumenproduktet forbliver proportionalt med produktet af mængden og temperaturen. Hvis du for eksempel øger temperaturen på en fast mængde gas i et fast volumen, skal trykket også stige. Eller, hvis du holder trykket konstant, skal gassen ekspandere til et større volumen.
Ideal Gas and Absolute Temperature

For at bruge Ideal Gas-loven korrekt, skal du anvende absolutte temperaturenheder. Grad Celsius og Fahrenheit fungerer ikke, fordi de kan gå til negative tal. Negative temperaturer i Ideal Gas-loven giver dig negativt tryk eller volumen, som ikke kan eksistere. Brug i stedet Kelvin-skalaen, der starter ved absolut nul. Hvis du arbejder med engelske enheder og vil have en Fahrenheit-relateret skala, skal du bruge Rankine-skalaen, der også starter ved absolut nul.
Ligningsformular I |

Den første almindelige form for Ideal Gas-ligningen er, PV \u003d nRT, hvor P er tryk, V er volumen, n er antallet af mol gas, R er en proportionalitetskonstant, typisk 8.314, og T er temperatur. For det metriske system skal du bruge pascaler til tryk, kubikmeter for volumen og Kelvins til temperatur. For at tage et eksempel er 1 mol heliumgas ved 300 kelvin (stuetemperatur) under 101 kilopascals af tryk (havstandstryk). Tag PV \u003d nRT, og del begge sider med P, hvorefter V forbliver på venstre side. Ligningen bliver V \u003d nRT ÷ P. En mol (n) gange 8.314 (R) gange 300 kelvin (T) divideret med 101.000 pascaler (P) giver 0,0247 kubikmeter volumen, eller 24,7 liter.
Ligning Form II

I naturfagsklasser er en anden almindelig Ideal Gas-ligningsform, du vil se, PV \u003d NkT. Det store "N" er antallet af partikler (molekyler eller atomer), og k er en Boltzmanns konstant, et tal, der lader dig bruge antallet af partikler i stedet for mol. Bemærk, at for helium og andre ædelgasser bruger du atomer; Brug alle molekyler til alle andre gasser. Brug denne ligning på meget samme måde som den foregående. For eksempel indeholder en 1-liters tank 10 <23 molekyler nitrogen. Hvis du sænker temperaturen til 200 knogleskølende knogler, hvad er trykket på gassen i tanken? Tag PV \u003d NkT og divider begge sider med V, og lad P være i sig selv. Ligningen bliver P \u003d NkT ÷ V. Multipliser 10 ^{23 molekyler (N) med Boltzmanns konstante (1,38 x 10 -23), ganges med 200 kelvin (T) og divideres derefter med 0,001 kubikmeter (1 liter) ) for at få trykket: 276 kilopascals.}