Przed szukaniem znaczenia wyrażenia „prawo gazowe” należy dowiedzieć się, czym jest gaz. Gazy to substancje, których cząsteczki poruszają się losowo w przestrzeni. Substancje te charakteryzują się bardzo słabymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi, międzyatomowymi i międzyjonowymi. Stan gazowy nazywany jest również gazem, czyli jednym z czterech, oprócz cieczy, ciała stałego i plazmy, skupisk materii. Gazy mają swoje własne prawa. Czym jest prawo gazowe?
Definicja
Z fizycznego punktu widzenia, prawa gazu to prawa, które wyjaśniają izoprocesy zachodzące w gazie doskonałym. Ciekawostką jest to, że w chemii istnieją również pewne wzorce opisywania takich substancji, które rezonują z prawami fizyki. Jednak te prawa dotyczą gazów rzeczywistych. Teraz warto zrozumieć, czym jest gaz doskonały i izoproces. Zacznijmy.
Gaz idealny
Gaz doskonały to matematyczny model gazu rzeczywistego, który zakłada brak interakcji między cząsteczkami gazu. Z tego założeniawynika z tego, że cząstki kontaktują się tylko z naczyniem, w którym znajduje się substancja, a także, że masa cząstek tej substancji jest tak mała, że można ją całkowicie wykluczyć z rozważań.
Izoprocesy
Aby odpowiedzieć na pytanie, czym jest izoproces, musisz zwrócić się do termodynamiki (jednej z gałęzi fizyki). Aby opisać stan gazu (gaz idealny), główne parametry to ciśnienie, temperatura i objętość.
Tak więc izoprocesy to procesy zachodzące w gazach, pod warunkiem, że jeden z tych trzech parametrów pozostaje niezmieniony w czasie. W procesach izotermicznych temperatura się nie zmienia, w procesach izobarycznych ciśnienie się nie zmienia, a w procesach izochorycznych objętość się nie zmienia.
Równanie Mendelejewa-Clapeyrona
Przed omówieniem praw dotyczących gazów należy wiedzieć, czym jest równanie Mendelejewa-Clapeyrona i jaki jest związek tego równania z gazami i ich prawami. Aby opisać wzajemną zależność wszystkich tych samych wskaźników - dodaje się również ciśnienie, objętość, temperaturę, uniwersalną stałą gazową i objętość (molową).
Równanie ma następującą postać: pV=RT.
R - uniwersalna stała gazowa, możesz ją obliczyć samodzielnie lub możesz użyć znanej już wartości - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Tak więc objętość molowa jest stosunkiem objętości do ilości substancji (w molach), a ilość substancji z kolei jest stosunkiem masy do masy molowej.
Równanie można zapisać w następujący sposóbsposób: pV=(m / M)RT.
Jakie prawa gazów istnieją w fizyce
Jak wspomniano wcześniej, izoprocesy są brane pod uwagę w fizyce. Istnieją wzory na zależność trzech podstawowych wielkości (objętość, ciśnienie, temperatura) od siebie. Prawa gazu w fizyce:
- Prawo Boyle-Mariotte stosowane w przypadku procesu izotermicznego: iloczyn ciśnienia i objętości gazu pozostaje niezmienny w czasie. Opierając się na równaniu Mendelejewa-Clapeyrona - pV=(m / M)RT=const, prawo to stanowi, że wynik mnożenia ciśnienia i objętości będzie stały, pod warunkiem, że temperatura gazu i jego masa pozostaną niezmienione.
- Prawo Gay-Lussaca, które dotyczy procesów izobarycznych. W takim przypadku stosunek objętości do temperatury pozostaje niezmieniony: V / T=const. Prawo Gay-Lussaca można sformułować w następujący sposób: jeśli ciśnienie i masa gazu pozostają niezmienne w czasie, to iloraz objętości podzielonej przez temperaturę jest wartością stałą.
- Prawo Karola - dla procesów izochorycznych. Stosunek ciśnienia i temperatury nie zmienia się: p / T=const. W tym przypadku stosunek ciśnienia gazu do temperatury jest stały, podczas gdy ciśnienie i masa pozostają niezmienione.
Przepisy dotyczące gazu: Chemia
Wśród tych przepisów:
- Prawo Avogadro. Formułuje się to w następujący sposób: równe objętości różnych gazów zawierają tę samą liczbę cząsteczek, inne rzeczy są równe (ciśnienie i temperatura). Z tego prawa wynika -w normalnych warunkach (normalne warunki to ciśnienie 101,235 kPa i temperatura 273 K) objętość absolutnie każdego gazu zajmowanego przez 1 mol wynosi 22,4 litra.
- Prawo D altona: objętości zajmowane przez gazy reagujące ze sobą i produkty otrzymane podczas reakcji, dzieląc pierwszy przez drugi, dają małe, ale dokładnie całkowite liczby, które nazywamy współczynnikami.
- Prawo ciśnień cząstkowych: w celu określenia ciśnienia mieszaniny gazów konieczne jest dodanie ciśnień wytwarzanych przez gazy mieszaniny.
Różnorodność przepisów dotyczących gazów
Być może wiele osób uważa, że gazy są najprostszym stanem skupienia: obie cząstki poruszają się losowo, a odległość między nimi jest maksymalna (szczególnie w porównaniu z ciałami stałymi), a masa tych samych cząstek jest niewielka. Jednak prawa stosowane do opisu stanów takich substancji są bardzo zróżnicowane. Z tego, co zostało powiedziane powyżej, wynika, że nie tylko fizyka zajmuje się badaniem kwestii praw gazu. Co więcej, zarówno w fizyce, jak iw chemii nie ma jednego lub dwóch z nich. Na tej podstawie można dojść do wniosku, że to, co wydaje się proste, nie zawsze jest takie w rzeczywistości.
