مقدار حجم پایه چگونه محاسبه می شود؟

گازهای ایده آل و قانون گاز ایده آل

این صفحه به فرضیاتی که در تئوری جنبشی در مورد گازهای ایده آل گفته می شود ، می پردازد و نگاهی مقدماتی به قانون گاز ایده آل می اندازد: PV = NRT. این فقط به عنوان مقدمه ای مناسب برای دانشجویان شیمی در حدود انگلیس در سطح استاندارد (برای افراد 16 - 18 ساله) در نظر گرفته شده است ، بنابراین هیچ تلاشی برای به دست آوردن قانون گاز ایده آل با استفاده از محاسبات سبک فیزیک وجود ندارد.

فرضیات نظریه جنبشی در مورد گازهای ایده آل

البته هیچ چیز به عنوان یک گاز ایده آل وجود ندارد ، اما بسیاری از گازها تقریباً رفتار می کنند که گویی در دمای کار معمولی و فشارها ایده آل هستند. گازهای واقعی با جزئیات بیشتری در صفحه دیگر مورد بررسی قرار می گیرند.

فرضیات عبارتند از:

• گازها از مولکول هایی تشکیل شده اند که در خطوط مستقیم در حرکت تصادفی ثابت قرار دارند.
• این مولکول ها به عنوان حوزه های سفت و سخت رفتار می کنند.
• فشار به دلیل برخورد بین مولکول ها و دیواره های ظرف است.
• تمام برخوردها ، هم بین خود مولکول ها و هم بین مولکول ها و دیواره های ظرف کاملاً الاستیک هستند.(این بدان معنی است که در هنگام برخورد هیچ از دست دادن انرژی جنبشی وجود ندارد.)
• دمای گاز متناسب با متوسط انرژی جنبشی مولکول ها است.

و سپس دو فرضیه کاملاً کلیدی ، زیرا این دو روش مهم است که گازهای واقعی با گازهای ایده آل متفاوت هستند:

• هیچ نیرویی (یا کاملاً ناچیز) بین مولکول های گاز وجود ندارد.
• حجم اشغال شده توسط خود مولکول ها نسبت به حجم ظرف کاملاً ناچیز است.

معادله گاز ایده آل

معادله گاز ایده آل:

در کل ، این یک معادله آسان برای به یاد آوردن و استفاده است. مشکلات تقریباً کاملاً در واحدها نهفته است. من در زیر فرض می کنم که شما در واحدهای سخت SI کار می کنید (همانطور که به عنوان مثال در حال انجام امتحان مستقر در انگلستان هستید).

کاوش در اصطلاحات مختلف

فشار ، ص

فشار در پاسکال ها ، PA اندازه گیری می شود - که گاهی به عنوان نیوتن در هر متر مربع ، n m-2 بیان می شود. این دقیقاً همان چیز است.

اگر در KPA (Kilopascals) فشارهایی به شما داده می شود ، مراقب باشید. به عنوان مثال ، 150 kPa 150000 Pa است. شما باید قبل از استفاده از معادله گاز ایده آل ، این تبدیل را انجام دهید.

آیا می خواهید از سایر اندازه گیری های فشار تبدیل شوید:

• 1 جو = 101325 pa
• 1 بار = 100 kPa = 100000 pa

حجم ، v

این محتمل ترین مکان برای شما هنگام استفاده از این معادله اشتباه است. دلیل این امر این است که واحد حجم SI متر مکعب است ، M 3 - نه سانتی متر 3 یا DM 3.

1 متر 3 = 1000 dm 3 = 1 000 000 سانتی متر 3

بنابراین اگر مقادیر حجم را در معادله قرار می دهید ، ابتدا باید آنها را به متر مکعب تبدیل کنید.

شما باید یک حجم را در DM 3 به 1000 یا در سانتی متر 3 به یک میلیون تقسیم کنید.

به همین ترتیب ، اگر شما با استفاده از معادله در حال کار کردن هستید ، به یاد داشته باشید که در صورت نیاز پاسخ را در متر مکعب به DM 3 یا CM 3 مخفی کنید - این بار با ضرب 1000 یا یک میلیون.

اگر این مسئله را اشتباه گرفتید ، می خواهید با یک پاسخ احمقانه ، با ضریب هزار یا یک میلیون ، به پایان برسید. بنابراین اگر کار اشتباهی انجام داده اید ، معمولاً کاملاً واضح است و می توانید دوباره بررسی کنید.

تعداد خال ها ، n

این ساده است ، البته - این فقط یک عدد است. شما از قبل می دانید که با تقسیم توده در گرم توسط توده یک مول در گرم ، آن را کار می کنید.

شما بیشتر اوقات با استفاده از تعویض ، از معادله گاز ایده آل استفاده خواهید کرد:

من توصیه نمی کنم که معادله گاز ایده آل را به این شکل به یاد داشته باشید ، اما باید اطمینان داشته باشید که می توانید آن را به این شکل تبدیل کنید.

گاز ثابت ، r

در صورت نیاز به مقدار R به شما داده می شود ، یا می توانید آن را در یک منبع داده جستجو کنید. مقدار SI برای R 8. 31441 J K-1 mo l-1 است.

توجه: ممکن است با واحدهای مختلف مقادیر دیگری را برای این کار پیدا کنید. یکی از آنها معمولاً در گذشته 82. 053 سانتی متر 3 اتمسفر K-1 mo l-1 بود. واحدها به شما می گویند که این حجم در سانتیمرهای مکعب و فشار در جو است. متأسفانه واحدهای موجود در نسخه SI به وضوح مفید نیستند.

دما ، t

دما باید در کلوین باشد. اگر درجه حرارت در درجه سانتیگراد به شما داده می شود ، 273 را اضافه کنید.

با استفاده از معادله گاز ایده آل

محاسبات با استفاده از معادله گاز ایده آل در کتاب محاسبات من گنجانده شده است (پیوند را در پایین صفحه مشاهده کنید) ، و من نمی توانم آنها را در اینجا تکرار کنم. با این حال ، چند محاسبات وجود دارد که من در این کتاب انجام نداده ام که ایده معقولی از نحوه عملکرد معادله گاز ایده آل ارائه می دهد.

حجم مولی در STP

اگر محاسبات ساده ای از معادلات انجام داده اید ، احتمالاً از حجم مولی گاز استفاده کرده اید.

1 مول از هر گاز 22. 4 dm 3 در STP اشغال می کند (دمای و فشار استاندارد ، به عنوان فشار 0 درجه سانتیگراد و 1 فشار جو). همچنین ممکن است از مقدار 24. 0 dm 3 در دمای اتاق و فشار استفاده کرده باشید (در حدود 20 درجه سانتیگراد و 1 جو) گرفته شده است.

این ارقام در واقع فقط برای یک گاز ایده آل صادق است ، و ما نگاهی خواهیم داشت که از کجا آمده اند.

ما می توانیم از معادله گاز ایده آل برای محاسبه حجم 1 مول یک گاز ایده آل در 0 درجه سانتیگراد و 1 فشار جو استفاده کنیم.

اول ، ما باید واحدها را به درستی بدست آوریم.

0 درجه سانتیگراد 273 K. T = 273 K است

1 جو = 101325 Pa. P = 101325 pa

ما می دانیم که n = 1 ، زیرا ما در تلاش هستیم حجم 1 مول گاز را محاسبه کنیم.

و در آخر ، r = 8. 31441 J k-1 mo l-1.

شکاف همه اینها را در معادله گاز ایده آل و سپس تنظیم مجدد آن می دهد:

و سرانجام ، از آنجا که ما به حجم آن در decimetres مکعب علاقه مند هستیم ، باید به یاد داشته باشید که این کار را با 1000 ضرب کنید تا از متر مکعب به demetres مکعب تبدیل شوید.

حجم مولی یک گاز ایده آل بنابراین 22. 4 dm 3 در STP است.

و البته ، شما می توانید این محاسبه را دوباره انجام دهید تا حجم 1 مول یک گاز ایده آل در دمای اتاق و فشار - یا هر درجه حرارت و فشار دیگر - پیدا کنید.

پیدا کردن جرم فرمول نسبی یک گاز از تراکم آن

این تقریباً به همان اندازه مشکل است که از معادله گاز ایده آل استفاده می کند.

چگالی اتان 1. 264 گرم D M-3 در 20 درجه سانتیگراد و 1 جو است. جرم فرمول نسبی اتان را محاسبه کنید.

مقدار چگالی به این معنی است که 1 dm 3 از اتان 1. 264 گرم وزن دارد.

باز هم ، قبل از اینکه کار دیگری انجام دهیم ، واحدهای ناخوشایند را مرتب کنید.

فشار 1 جو 101325 Pa است.

حجم 1 dm 3 باید با تقسیم 1000 به متر مکعب تبدیل شود. ما حجم 0. 001 متر 3 داریم.

درجه حرارت 293 K.

حالا تمام اعداد را به شکل معادله گاز ایده آل قرار دهید که به شما امکان می دهد با توده ها کار کنید و آن را دوباره تنظیم کنید تا جرم 1 مول را انجام دهید.

جرم 1 مول از هر چیزی به سادگی جرم فرمول نسبی در گرم است.

بنابراین جرم فرمول نسبی اتان 30. 4 ، تا 3 انجیر SIG است.

حال ، اگر توده نسبی فرمول اتان را اضافه کنید ، ج₂H₆با استفاده از مقادیر دقیق توده های اتمی نسبی ، پاسخ 30. 07 تا 4 شکل مهم را دریافت می کنید. که با پاسخ ما متفاوت است - پس چه مشکلی وجود دارد؟

دو امکان وجود دارد.

• مقدار چگالی که من استفاده کرده ام ممکن است صحیح نباشد. من این مبلغ را دوباره با استفاده از یک مقدار کمی متفاوت که در دمای متفاوت از منبع دیگر نقل شده است ، انجام دادم. این بار جواب 30. 3 را دریافت کردم. بنابراین مقادیر چگالی ممکن است کاملاً دقیق نباشد ، اما هر دو جواب یکسان را می دهند.
• اتان گاز ایده آل نیست. خوب ، البته این یک گاز ایده آل نیست - چنین چیزی وجود ندارد! با این حال ، با فرض اینکه مقادیر چگالی نزدیک به تصحیح هستند ، خطا در 1 ٪ از آنچه انتظار دارید است. بنابراین اگرچه اتان دقیقاً مانند یک گاز ایده آل رفتار نمی کند ، اما دور نیست.

اگر لازم است در مورد گازهای واقعی بدانید ، اکنون زمان خوبی برای خواندن آنها است.

س questions الاتی برای آزمایش درک شما

اگر این اولین مجموعه سؤالاتی است که انجام داده اید ، لطفاً قبل از شروع صفحه مقدماتی را بخوانید. برای بازگشت به اینجا به اینجا باید از دکمه پشتی روی مرورگر خود استفاده کنید.

الان دلت میخواد کجا بری؟