Zawartość
Atmosfera, czyli atmosfera, to jednostka ciśnienia gazu. Jedna atm to ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza, które w innych jednostkach wynosi 14,7 funta na cal kwadratowy, 101325 paskali, 1,01325 barów lub 1013,25 milibara. Prawo gazu doskonałego pozwala powiązać ciśnienie gazu w zbiorniku z liczbą moli gazu, pod warunkiem utrzymania stałej temperatury i objętości. Zgodnie z prawem gazu doskonałego 1 mol gazu, który zajmuje objętość 22,4 litra przy temperaturze 273 stopni Kelvina (0 stopni Celsjusza lub 32 stopnie Fahrenheita) wywiera ciśnienie równe 1 ATM. Warunki te są znane jako standardowa temperatura i ciśnienie (STP).
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Użyj prawa gazu doskonałego, aby powiązać ciśnienie (P) gazu w zbiorniku o stałej temperaturze (T) z liczbą moli (n) gazu.
P = (nRT) ÷ V, gdzie R jest idealną stałą gazu.
Prawo gazu doskonałego
Prawo gazu doskonałego odnosi ciśnienie gazu (P) i objętość (V) do liczby moli gazu (n) i temperatury (T) gazu w stopniach Kelvina. W postaci matematycznej relacja ta jest następująca:
PV = nRT
R jest stałą znaną jako idealna stała gazu. Podczas pomiaru ciśnienia w atmosferach wartość R wynosi 0,082057 l atm mol-1K.-1 lub 8,3145 m3 Pa mol-1K.-1 (gdzie oznacza litry).
Zależność ta jest technicznie ważna tylko dla gazu doskonałego, który ma idealnie elastyczne cząstki bez przestrzennego przedłużenia. Żaden gaz rzeczywisty nie spełnia tych warunków, ale w STP większość gazów zbliża się wystarczająco blisko, aby związek był odpowiedni.
Związanie ciśnienia z molami gazu
Możesz zmienić ustawienie równania gazu idealnego, aby wyodrębnić ciśnienie lub liczbę moli po jednej stronie znaku równości. Staje się albo P = (nRT) ÷ V lub n = PV ÷ RT. Jeśli utrzymasz stałą temperaturę i objętość, oba równania dają ci bezpośrednią proporcjonalność:
P = C × n oraz n = (1 / C) × P, gdzie C = RT ÷ V.
Aby obliczyć C, możesz zmierzyć objętość w litrach lub metrach sześciennych, o ile pamiętasz, aby użyć wartości R zgodnej z twoim wyborem. Korzystając z prawa gazu doskonałego, zawsze wyrażaj temperaturę w stopniach Kelvina. Przelicz z stopni Celsjusza, dodając 273,15. Aby przekonwertować na stopnie Fahrenheita do Kelvina, odejmij 32 od temperatury Fahrenheita, pomnóż przez 5/9 i dodaj 273,15.
Przykład
Ciśnienie gazu argonowego wewnątrz 0,5 litrowej żarówki wynosi 3,2 ATM, gdy żarówka jest wyłączona, a temperatura w pomieszczeniu wynosi 25 stopni Celsjusza. Ile moli argonu znajduje się w żarówce?
Zacznij od obliczenia stałej C = RT ÷ V, gdzie R = 0,082 L atm mol-1K.-1. Pamiętaj, że 25 stopni Celsjusza = 298,15 K.
C = 48,9 atm mol-1.
Podłącz tę wartość do równania n = (1 / C) × P.
Liczba moli gazu wynosi: (1 / 48,9 atm mol-1 ) × 3,2 atm
= 0,065 mola.