Πριν αναζητήσετε τη σημασία της φράσης "νόμος αερίου", είναι απαραίτητο να μάθετε τι είναι αέριο. Τα αέρια είναι ουσίες των οποίων τα σωματίδια κινούνται τυχαία στο χώρο. Οι ουσίες αυτές χαρακτηρίζονται από πολύ ασθενείς διαμοριακές, διατομικές και διαιονικές αλληλεπιδράσεις. Η αέρια κατάσταση ονομάζεται επίσης αέριο, δηλαδή μία από τις τέσσερις, εκτός από την υγρή, τη στερεή και το πλάσμα, αθροιστικές καταστάσεις της ύλης. Τα αέρια έχουν τους δικούς τους νόμους. Τι είναι ο νόμος του αερίου;
Ορισμός
Από φυσική άποψη, οι νόμοι των αερίων είναι νόμοι που εξηγούν τις ισοδιεργασίες που συμβαίνουν σε ένα ιδανικό αέριο. Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι στη χημεία υπάρχουν επίσης ορισμένα πρότυπα για την περιγραφή τέτοιων ουσιών που έχουν απήχηση με τους νόμους της φυσικής. Ωστόσο, αυτοί οι νόμοι ισχύουν για τα πραγματικά αέρια. Τώρα αξίζει να καταλάβουμε τι είναι ένα ιδανικό αέριο και μια ισοδιεργασία. Ας ξεκινήσουμε.
Ιδανικό αέριο
Ένα ιδανικό αέριο είναι ένα μαθηματικό μοντέλο ενός πραγματικού αερίου, το οποίο προϋποθέτει ότι δεν υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων αερίου. Από αυτή την υπόθεσησυνεπάγεται ότι τα σωματίδια έρχονται σε επαφή μόνο με το δοχείο στο οποίο βρίσκεται η ουσία και επίσης ότι η μάζα των σωματιδίων αυτής της ουσίας είναι τόσο μικρή που μπορεί να αποκλειστεί εντελώς από την εξέταση.
Isoprocesses
Για να απαντήσετε στο ερώτημα τι είναι ισοδιεργασία, πρέπει να στραφείτε στη θερμοδυναμική (ένας από τους κλάδους της φυσικής). Για να περιγράψουμε την κατάσταση ενός αερίου (ιδανικό αέριο), οι κύριες παράμετροι είναι η πίεση, η θερμοκρασία και ο όγκος.
Έτσι, οι ισοδιεργασίες είναι διεργασίες που συμβαίνουν στα αέρια, υπό την προϋπόθεση ότι μία από αυτές τις τρεις παραμέτρους παραμένει αμετάβλητη με την πάροδο του χρόνου. Στις ισοθερμικές διεργασίες η θερμοκρασία δεν αλλάζει, στις ισοβαρικές διεργασίες η πίεση δεν αλλάζει και στις ισοχορικές διεργασίες ο όγκος δεν αλλάζει.
εξίσωση Mendeleev-Clapeyron
Πριν συζητήσουμε τους νόμους των αερίων, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τι είναι η εξίσωση Mendeleev-Clapeyron και πώς αυτή η εξίσωση σχετίζεται με τα αέρια και τους νόμους τους. Για να περιγραφεί η μεταξύ τους εξάρτηση όλων των ίδιων δεικτών - προστίθενται επίσης πίεση, όγκος, θερμοκρασία, η καθολική σταθερά αερίου και ο όγκος (μοριακός).
Η εξίσωση έχει την ακόλουθη μορφή: pV=RT.
R - καθολική σταθερά αερίου, μπορείτε να την υπολογίσετε μόνοι σας ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ήδη γνωστή τιμή - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Έτσι, ο μοριακός όγκος είναι η αναλογία του όγκου προς την ποσότητα της ουσίας (σε mole), και η ποσότητα της ουσίας, με τη σειρά της, είναι η αναλογία μάζας προς μοριακή μάζα.
Η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως εξήςτρόπος: pV=(m / M)RT.
Ποιοι νόμοι των αερίων υπάρχουν στη φυσική
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι ισοδιεργασίες θεωρούνται στη φυσική. Υπάρχουν τύποι για την εξάρτηση τριών βασικών μεγεθών (όγκος, πίεση, θερμοκρασία) μεταξύ τους. Νόμοι των αερίων στη φυσική:
- Νόμος του Boyle-Mariotte, που εφαρμόζεται στην περίπτωση μιας ισοθερμικής διεργασίας: το γινόμενο της πίεσης και του όγκου του αερίου παραμένει αμετάβλητο με την πάροδο του χρόνου. Με βάση την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron - pV=(m / M)RT=const, αυτός ο νόμος δηλώνει ότι το αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού της πίεσης και του όγκου θα είναι σταθερό, υπό την προϋπόθεση ότι η θερμοκρασία του αερίου και η μάζα του παραμένουν αμετάβλητες.
- Ο νόμος του Gay-Lussac, που ισχύει για τις ισοβαρικές διεργασίες. Σε αυτή την περίπτωση, ο λόγος όγκου και θερμοκρασίας παραμένει αμετάβλητος: V / T=const. Ο νόμος του Gay-Lussac μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: εάν η πίεση και η μάζα ενός αερίου παραμένουν αμετάβλητες με την πάροδο του χρόνου, τότε το πηλίκο του όγκου διαιρούμενο με τη θερμοκρασία είναι μια σταθερή τιμή.
- Νόμος του Καρόλου - για ισοχορικές διεργασίες. Ο λόγος πίεσης και θερμοκρασίας δεν αλλάζει: p / T=const. Σε αυτή την περίπτωση, ο λόγος της πίεσης του αερίου και της θερμοκρασίας είναι σταθερός, ενώ η πίεση και η μάζα παραμένουν αμετάβλητες.
Νόμοι αερίων: Χημεία
Μεταξύ αυτών των νόμων:
- Νόμος του Avogadro. Διατυπώνεται ως εξής: ίσοι όγκοι διαφορετικών αερίων περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα (πίεση και θερμοκρασία). Από τον νόμο αυτό προκύπτει -υπό κανονικές συνθήκες (κανονικές συνθήκες είναι μια πίεση 101,235 kPa και μια θερμοκρασία 273 K), ο όγκος οποιουδήποτε απολύτως αερίου που καταλαμβάνεται από 1 mole είναι 22,4 λίτρα.
- Νόμος του Ντάλτον: οι όγκοι που καταλαμβάνουν τα αέρια που αντιδρούν μεταξύ τους και τα προϊόντα που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, όταν διαιρείται ο πρώτος με τον δεύτερο, καταλήγουν σε μικρούς, αλλά ακριβώς ακέραιους αριθμούς, που ονομάζονται συντελεστές.
- Νόμος των μερικών πιέσεων: για να προσδιοριστεί η πίεση ενός μείγματος αερίων, είναι απαραίτητο να προστεθούν οι πιέσεις που δημιουργούνται από τα αέρια του μείγματος.
Ποικιλίες νόμων που ισχύουν για τα αέρια
Ίσως πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι τα αέρια είναι οι απλούστερες αθροιστικές καταστάσεις: και τα δύο σωματίδια κινούνται τυχαία και η απόσταση μεταξύ τους είναι μέγιστη (ειδικά σε σύγκριση με τα στερεά) και η μάζα αυτών των ίδιων σωματιδίων είναι μικρή. Ωστόσο, οι νόμοι που ισχύουν για την περιγραφή των καταστάσεων αυτών των ουσιών είναι πολύ διαφορετικοί. Από όσα ειπώθηκαν παραπάνω προκύπτει ότι όχι μόνο η φυσική ασχολείται με τη μελέτη του ζητήματος των νόμων των αερίων. Επιπλέον, τόσο στη φυσική όσο και στη χημεία δεν υπάρχουν ένα ή δύο από αυτά. Από αυτό μπορεί κανείς να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι αυτό που φαίνεται απλό δεν είναι πάντα έτσι στην πραγματικότητα.
