ЗАГАЛЬНИЙ ЗАКОН ПРО ГАЗ: ФОРМУЛИ, ПРОГРАМИ ТА ВПРАВИ - ХІМІЯ - 2025

Загальний закон газу є результатом поєднання закон Бойля-Маріотта, закон Шарля і закон Гей-Люссака; насправді ці три закони можна вважати окремими випадками загального закону про газ. У свою чергу, загальний закон про газ можна розглядати як деталізацію закону про ідеальний газ.

Загальний закон про газ встановлює залежність між об'ємом, тиском і температурою газу. Таким чином він підтверджує, що, даючи газ, добуток його тиску за обсягом, який він займає, поділений на температуру, при якій він виявляється, завжди залишається постійним.

Гази присутні у різних процесах у природі та у великій кількості застосувань, як у промисловому, так і у повсякденному житті. Тому не дивно, що загальний закон про газ має безліч і різноманітних застосувань.

Наприклад, цей закон дозволяє пояснити роботу різних механічних пристроїв, таких як кондиціонери та холодильники, роботу повітряних кульок і навіть може бути використаний для пояснення процесів утворення хмар.

Формули

Математичне формулювання закону таке:

P ∙ V / T = K

У цьому виразі P - тиск, T позначає температуру (у градусах Кельвіна), V - об'єм газу, а K являє собою постійне значення.

Попередній вираз можна замінити наступним:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Останнє рівняння є досить корисним для вивчення змін, які зазнають гази при зміні однієї або двох термодинамічних змінних (тиск, температура та об'єм).

Закон Бойля-Маріотта, закон Чарльза та закон Гей-Люссака

Кожен із вищезазначених законів стосується двох термодинамічних змінних, якщо третя змінна залишається постійною.

Закон Чарльза говорить, що об'єм і температура прямо пропорційні до тих пір, поки тиск залишається незмінним. Математичний вираз цього закону такий:

V = K ₂ ∙ T

Зі свого боку, закон Бойла встановлює, що тиск і об'єм мають зворотну залежність один від одного, коли температура залишається постійною. Закон Бойла математично узагальнено наступним чином:

P ∙ V = K ₁

Нарешті, закон Гей-Люссака стверджує, що температура та тиск прямо пропорційні для тих випадків, коли об’єм газу не змінюється. Математично закон виражається так:

P = K ₃ ∙ T

У цьому виразі K ₁ , K ₂ і K ₃ являють собою різні константи.

Ідеальний закон про газ

Загальний закон про газ можна отримати із закону про ідеальний газ. Закон про ідеальний газ - це рівняння стану ідеального газу.

Ідеальний газ - це гіпотетичний газ, що складається з частинок з точковим характером. Молекули цих газів не чинять між собою ніякої сили тяжіння, а їх зіткнення характеризується абсолютно еластичною. Таким чином, величина його кінетичної енергії прямо пропорційна його температурі.

Справжні гази, поведінка яких найбільш нагадує поведінку ідеальних газів, - це одноатомні гази при низькому тиску та високій температурі.

Математичний вираз закону ідеального газу такий:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Це рівняння n - кількість молей, а R - універсальна константа ідеальних газів, значення яких становить 0,082 атм ∙ л / (моль ∙ К).

Програми

І загальний закон про газ, і закони Бойла-Маріотта, Чарльза та Гей-Люссака можна знайти у безлічі фізичних явищ. Таким же чином вони служать для пояснення роботи багатьох і різноманітних механічних пристроїв повсякденного життя.

Наприклад, у скороварці ви можете дотримуватися закону Гей Люссака. У горщику об'єм залишається постійним, тому якщо температура газів, що накопичуються в ньому, зростає, внутрішній тиск горщика також зростає.

Ще один цікавий приклад - повітряна куля. Його діяльність заснована на законі Чарльза. Зважаючи на те, що атмосферний тиск можна вважати практично постійним, що відбувається при нагріванні газу, який наповнює балон, - це збільшення об'єму, який він займає; при цьому його щільність зменшується і повітряна куля може підніматися.

Розв’язані вправи

Перша вправа

Визначте кінцеву температуру газу, початковий тиск якого 3 атмосфери подвоюється до досягнення тиску 6 атмосфер, зменшивши при цьому його об'єм від об'єму від 2 літрів до 1 літра, знаючи, що початкова температура газу становила 208, 25 ºK.

Рішення

Підміна в наступному виразі:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

ти мусиш:

Вирішуючи для, отримуємо, що T ₂ = 208,25 ºK

Друга вправа

Враховуючи газ, який зазнає тиску 600 мм рт.ст., що займає об’єм 670 мл і при температурі 100 ºC, визначте, яким буде його тиск при 473ºK, якщо при цій температурі він займає об’єм 1500 мл.

Рішення

Перш за все, доцільно (і взагалі необхідно) перетворити всі дані в одиниці міжнародної системи. Таким чином, ви повинні:

Р ₁ = 600/760 = 0,789473684 атм приблизно 0,79 атм

V ₁ = 0,67 л

T ₁ = 373 ºK

Р ₂ =?

V ₂ = 1,5 л

T ₂ = 473 ºK

Підміна в наступному виразі:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

ти мусиш:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Розв’язуючи для P _2, отримуємо:

P ₂ = 0,484210526 приблизно 0,48 атм

Список літератури

1. Schiavello, Mario; Вісенте Рібес, Леонардо Пальмісано (2003). Основи хімії. Барселона: Редакція Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ред. Світ фізичної хімії.
3. Загальний закон про газ. (другий). У Вікіпедії. Отримано 8 травня 2018 року з es.wikipedia.org.
4. Газові закони. (другий). У Вікіпедії. Отримано 8 травня 2018 року з en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Хімічні принципи. Компанія Хафтон Міфлін.