Splošni zakon o formulah plinov, aplikacije in rešene vaje

The splošno pravo plinov je rezultat združevanja zakona Boyle-Mariotte, prava Charlesa in prava Gay-Lussac; pravzaprav se lahko ti trije zakoni obravnavajo kot posebni primeri splošnega prava plinov. Po drugi strani pa se lahko splošno pravo plinov obravnava kot specifikacija zakona idealnih plinov.

Splošni zakon o plinih vzpostavlja razmerje med volumnom, tlakom in temperaturo plina. Na ta način navaja, da je glede na plin produkt njegovega tlaka z volumnom, ki ga zavzema deljen s temperaturo, pri kateri je vedno konstanten.

Plini so prisotni v različnih naravnih procesih in v številnih industrijskih in vsakdanjih aplikacijah. Zato ni presenetljivo, da ima splošni zakon o plinih več in različne aplikacije.

Na primer, ta zakon omogoča, pojasnjuje delovanje različnih mehanskih naprav, kot so klimatske naprave in hladilniki, delovanje balone, in celo mogoče uporabiti za pojasniti procese nastajanja oblakov.

Indeks

• 1 Formule
  • 1.1 Pravo Boyle-Mariotte, Charlesovo pravo in pravo Gay-Lussac
  • 1.2 Zakon idealnih plinov
• 2 Aplikacije
• 3 Vaje rešene
  • 3.1 Prva vaja
  • 3.2 Druga vaja
• 4 Reference

Formule

Matematična formulacija zakona je naslednja:

P / V / T = K

V tem izrazu P je tlak, T predstavlja temperaturo (v stopinjah Kelvina), V je volumen plina in K predstavlja konstantno vrednost..

Prejšnji izraz se lahko nadomesti z naslednjim:

P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

Ta zadnja enačba je zelo uporabna za preučevanje sprememb, ki jih povzročajo plini, ko se spremenita ena ali dve termodinamični spremenljivki (tlak, temperatura in volumen)..

Zakon Boyle-Mariotte, Charlesov zakon in zakon Gay-Lussac

Vsak od navedenih zakonov povezuje dve termodinamični spremenljivki, v primeru, da tretja spremenljivka ostaja konstantna.

Charlesov zakon navaja, da sta volumen in temperatura neposredno sorazmerna, dokler je pritisk nespremenjen. Matematični izraz tega zakona je naslednji:

V = K₂ . T

Po drugi strani pa Boyleov zakon določa, da imajo tlak in prostornina medsebojno razmerje obratne sorazmernosti, ko je temperatura konstantna. Boyleov zakon je matematično povzet, kot sledi:

P = V = K₁

Nazadnje, pravo Gay-Lussac določa, da sta temperatura in pritisk neposredno sorazmerna s primeri, v katerih se količina plina ne spremeni. Matematično je zakon izražen takole:

P = K₃ . T

V navedenem K-izrazu₁, K₂ in K₃ predstavljajo različne konstante.

Zakon idealnih plinov

Splošno pravo plinov lahko dobimo iz zakona idealnih plinov. Zakon idealnih plinov je enačba stanja idealnega plina.

Idealni plin je hipotetični plin, sestavljen iz delcev s točnim značajem. Molekule teh plinov med seboj ne izvajajo gravitacijske sile in so njihovi šoki značilni popolnoma elastični. Na ta način je vrednost njene kinetične energije neposredno sorazmerna z njeno temperaturo.

Pravi plini, katerih obnašanje je podobno tistemu iz idealnih plinov, so monatomski plini, kadar so pri nizkih tlakih in visokih temperaturah.

Matematični izraz zakona idealnih plinov je naslednji:

P = V = n ∙ R. T

Ta enačba n je število molov in R je univerzalna konstanta idealnih plinov, katerih vrednost je 0.082 atm / L / (mol) K)..

Aplikacije

Tako splošni zakon o plinu kot zakoni Boyle-Mariotte, Charlesa in Gay-Lussaca lahko najdemo v številnih fizikalnih pojavih. Prav tako služijo za pojasnjevanje delovanja številnih in raznolikih mehanskih naprav vsakdanjega življenja.

Na primer, v loncu na pritisk lahko upoštevate zakon Gay Lussac. V loncu je volumen konstanten, tako da, če povečate temperaturo plinov, ki se kopičijo v njem, se notranji tlak v loncu prav tako poveča..

Še en zanimiv primer je balon z vročim zrakom. Njegovo delovanje temelji na zakonu Karla. Ker se atmosferski tlak lahko šteje za praktično konstanten, kaj se zgodi, ko se plinski polnilec balona segreje, se poveča prostornina, ki jo zaseda; zato se njegova gostota zmanjša in globus se lahko dvigne.

Rešene vaje

Prva vaja

Določimo končno temperaturo plina, katerega začetni tlak 3 atmosfere je ukrivljen glede na tlak 6 atmosfer, medtem ko je njegov obseg zmanjša s prostornino 2 litra do 1 litra, vedo začetna temperatura plina je bilo 208, 25 ºK.

Rešitev

Zamenjava v naslednji izraz:

 P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

morate:

3/2 / 208,25  = 6/1 / T₂

Čiščenje, prideš do tega T₂ = 208,25 ° K

Druga vaja

Ker pri tlaku 600 mm Hg plin zaseda volumna 670 ml in temperaturo 100 ° C, ugotovi tisto njeno tlak pri 473 ° K, če pri tej temperaturi zavzema volumen 1500 ml.

Rešitev

Na prvem mestu je priporočljivo (in na splošno potrebno) preoblikovati vse podatke v enote mednarodnega sistema. Torej morate:

P₁ = 600/760 = 0,789473684 atm približno 0,79 atm

V₁ = 0,67 1

T₁ = 373 ° K

P₂ = ?

V₂ = 1,5 1

T₂ = 473 ° K

Zamenjava v naslednji izraz:

 P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

morate:

0,79 7 0,67 / 373 = P₂ / 1.5 / 473

Čiščenje P₂ pridete do:

P₂ = 0.484210526 približno 0.48 atm

Reference

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Osnove kemije. Barcelona: Uvodnik Ariel, S.A..
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Svet fizikalne kemije.
3. Splošni zakon o plinu. (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 8. maja 2018 s strani es.wikipedia.org.
4. Gasni zakoni. (n.d.). V Wikipediji. Vzpostavljeno 8. maja 2018, z en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Kemijska načela. Houghton Mifflin Podjetje.