Hvad er den ideelle gaslov?

Den ideelle gaslov er en matematisk ligning, som du kan bruge til at løse problemer vedrørende temperatur, volumen og tryk på gasser. Selv om ligningen er en tilnærmelse, er den meget god, og den er nyttig til en bred vifte af forhold. Det bruger to nært beslægtede former, der tegner sig for mængden af ​​en gas på forskellige måder.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Den ideelle gaslov er PV = nRT , hvor P = tryk, V = volumen, n = antal mol gas, T er temperatur og R er en proportionalitetskonstant, sædvanligvis 8.314. I ligningen kan du løse praktiske problemer med gasser.

Real vs Ideal Gas

Du behandler gasser i hverdagen, såsom luften du trækker vejret, heliumet i en festballon eller metan , den "naturgas" du bruger til at lave mad. Disse stoffer har meget lignende egenskaber til fælles, herunder de måde de svarer på tryk og varme. Ved meget lave temperaturer bliver de fleste virkelige gasser imidlertid flydende. En ideel gas er i sammenligning mere en nyttig abstrakt ide end et ægte stof; for eksempel bliver en ideel gas aldrig til væske, og der er ingen grænse for dens kompressibilitet. Imidlertid er de fleste virkelige gasser tæt nok til en ideel gas, som du kan bruge Ideal Gas lov til at løse mange praktiske problemer.

Volumen, temperatur, tryk og mængde

Ideal Gas Law Equations har tryk og volumen på den ene side af ligestillet og mængden og temperaturen på den anden. Dette betyder, at produktet af tryk og volumen forbliver proportional med produktet af mængde og temperatur. 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 udvides til et større volumen.

Ideel gas og absolut temperatur

For at anvende den ideelle gaslov korrekt skal du anvende absolutte temperaturenheder . Grader Celsius og Fahrenheit vil ikke fungere, fordi de kan gå til negative tal. Negative temperaturer i den ideelle gaslov giver dig negativt tryk eller volumen, som ikke kan eksistere. Brug i stedet Kelvin-skalaen, som starter ved absolut nul. Hvis du arbejder med engelske enheder og ønsker en Fahrenheit-relateret skala, skal du bruge Rankine-skalaen, som også starter med absolut nul.

Ligningsformular I

Den første fælles form for den ideelle gasligning er, PV = 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, brug pascals for tryk, kubikmeter for volumen og Kelvins for temperatur. For at tage et eksempel er 1 mol heliumgas ved 300 Kelvin (stuetemperatur) under 101 kilopascaler af tryk (havniveau tryk). Hvor meget rumfang besidder det? Tag PV = nRT, og divider begge sider med P, idet V forlader sig selv på venstre side. Ligningen bliver V = nRT ÷ P. En mol (n) gange 8.314 (R) gange 300 Kelvins (T) divideret med 101.000 pascals (P) giver 0,0247 kubikmeter volumen eller 24,7 liter.

Ligning Form II

I naturvidenskabelige klasser er en anden fælles Ideal Gas Equation form, du vil se, PV = NkT. Den store "N" er antal 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 ædle gasser bruger du atomer; For alle andre gasser, brug molekyler. 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 en knoglekølende 200 Kelvin, hvad er trykket af gassen i tanken? Tag PV = NkT og divider begge sider med V, forlader P af sig selv. Ligningen bliver P = NkT ÷ V. Multiplicer 10 23 molekyler (N) af Boltzmanns konstant (1,38 x 10 -23), multiplicer med 200 Kelvins (T) og divider derefter med 0,001 kubikmeter ) for at få trykket: 276 kilopascals.}