ОБЩ ЗАКОН ЗА ГАЗА: ФОРМУЛИ, ПРИЛОЖЕНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В общия закон газ е резултат от комбинирането на закона на Бойл-Mariotte си, право на Чарлз и право Gay-Lussac му; всъщност тези три закона могат да се считат за конкретни случаи от общия закон за газа. От своя страна общият закон за газа може да се разглежда като детайлизация на закона за идеалния газ.

Общият закон за газа установява връзка между обема, налягането и температурата на газ. По този начин той потвърждава, че при даден газ продуктът от неговото налягане по обема, който заема, разделен на температурата, при която се намира, винаги остава постоянен.

Газовете присъстват в различни процеси в природата и в голямо множество приложения, както в индустриалния, така и в ежедневния живот. Следователно не е изненадващо, че общият закон за газа има множество и разнообразни приложения.

Например този закон дава възможност да се обясни работата на различни механични устройства като климатици и хладилници, работата на балони с горещ въздух и дори може да се използва за обяснение на процесите на образуване на облаци.

Формули

Математическата формулировка на закона е следната:

P ∙ V / T = K

В този израз Р е налягането, Т представлява температурата (в градуси Келвин), V е обемът на газа и К представлява постоянна стойност.

Предишният израз може да бъде заменен със следния:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Това последно уравнение е доста полезно за изучаване на промените, които газовете претърпяват, когато една или две от термодинамичните променливи (налягане, температура и обем) са модифицирани.

Закон на Бойл-Мариот, закон на Чарлз и закон на Гей-Лусак

Всеки от гореспоменатите закони се отнася до две от термодинамичните променливи, в случай че третата променлива остава постоянна.

Законът на Чарлз гласи, че обемът и температурата са пряко пропорционални, докато налягането остава непроменено. Математическият израз на този закон е следният:

V = K ₂ ∙ T

От своя страна законът на Бойл установява, че налягането и обемът имат обратна връзка помежду си, когато температурата остава постоянна. Законът на Бойл е математически обобщен, както следва:

P ∙ V = K ₁

И накрая, законът на Gay-Lussac гласи, че температурата и налягането са пряко пропорционални за случаите, в които обемът на газа не варира. Математически законът се изразява по следния начин:

P = K ₃ ∙ T

В този израз К ₁, К ₂ и К ₃ представляват различни константи.

Идеален закон за газа

Общият закон за газа може да се получи от закона за идеалния газ. Законът за идеалния газ е уравнението на състоянието на идеалния газ.

Идеалният газ е хипотетичен газ, съставен от частици с точков характер. Молекулите на тези газове не упражняват никаква гравитационна сила помежду си и сблъсъците им се характеризират с това, че са напълно еластични. По този начин стойността на кинетичната му енергия е пряко пропорционална на неговата температура.

Истинските газове, чието поведение най-много прилича на това на идеалните газове, са монотомични газове при ниско налягане и високи температури.

Математическият израз на закона за идеалния газ е следният:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Това уравнение n е броят на молите, а R е универсалната константа на идеалните газове, чиято стойност е 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Приложения

Както общият закон за газа, така и законите на Бойл-Мариот, Чарлз и Гей-Лусак могат да бъдат открити в множество физически явления. По същия начин те служат за обяснение на работата на много и разнообразни механични устройства от ежедневието.

Например, в тенджера под налягане можете да спазвате закона на Гей Лусак. В съда обемът остава постоянен, така че ако температурата на газовете, които се натрупват в него, се повишава, вътрешното налягане на съда също се увеличава.

Друг интересен пример е този на балона с горещ въздух. Нейната работа се основава на Чарлз закон. Като се има предвид, че атмосферното налягане може да се счита за практически постоянно, това, което се случва, когато газът, който напълва балона, се нагрява е, че обемът, който заема, се увеличава; това намалява плътността му и балонът може да се изкачи.

Решени упражнения

Първо упражнение

Определете крайната температура на газ, чието първоначално налягане от 3 атмосфери се удвоява, докато достигне налягане от 6 атмосфери, като същевременно намалите обема му от обем от 2 литра до 1 литър, като знаете, че началната температура на газа е била 208, 25 ºK.

Решение

Подмяна в следния израз:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Ти трябва да:

Решавайки за, получаваме, че T ₂ = 208,25 ºK

Второ упражнение

Като се има предвид газ, подложен на налягане от 600 mm Hg, заемащ обем от 670 ml и температура 100 ° C, определете какво ще бъде неговото налягане при 473 ° K, ако при тази температура заема обем от 1500 ml.

Решение

На първо място е препоръчително (и като цяло е необходимо) всички данни да се трансформират в единици на международната система. По този начин, трябва да:

P ₁ = 600/760 = 0.789473684 атм около 0.79 атм

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ºK

Подмяна в следния израз:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Ти трябва да:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Решавайки за P ₂, получаваме:

Р ₂ = 0.484210526 около 0.48 атм

Препратки

1. Schiavello, Mario; Висенте Рибес, Леонардо Палмисано (2003). Основи на химията. Барселона: редакция Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, изд. Светът на физическата химия.
3. Общ закон за газа. (Ро). В Уикипедия. Произведено на 8 май 2018 г. от es.wikipedia.org.
4. Закони за газа. (Ро). В Уикипедия. Произведено на 8 май 2018 г. от en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Химически принципи. Компания Хъфтън Мифлин