在一般的气体定律是结合波义耳-马里奥特定律,查理定律,和盖伊-吕萨克定律的结果; 实际上,这三个定律可以视为一般天然气法的特殊情况。反过来,一般气体定律可以被视为理想气体定律的特殊化。
通用气体定律在气体的体积,压力和温度之间建立关系。他以这种方式肯定了,在给定气体的情况下,其压力乘以其所占据的体积除以所发现的温度的乘积始终保持恒定。
在自然界和工业和日常生活中,气体存在于自然界中的不同过程中,并且存在多种应用中。因此,一般气体定律具有多种多样的应用就不足为奇了。
例如,该定律使得可以解释不同的机械设备(例如空调和冰箱)的运行,热气球的运行,甚至可以用来解释云的形成过程。
公式
该法则的数学公式如下:
P∙V / T = K
在该表达式中,P是压力,T代表温度(以开氏度为单位),V代表气体的体积,K代表常数。
以前的表达式可以替换为以下内容:
P 1 ∙V 1 / T 1 = P 2 ∙V 2 / T 2
最后一个方程式对于研究修改一个或两个热力学变量(压力,温度和体积)时气体所经历的变化非常有用。
博伊尔·马里奥特定律,查尔斯定律和盖·吕萨克定律
在第三变量保持恒定的情况下,上述每个定律都涉及两个热力学变量。
查尔斯定律指出,只要压力保持不变,体积和温度就成正比。该定律的数学表达式如下:
V = K 2 ∙T
就博伊尔定律而言,当温度保持恒定时,压力和体积会成反比关系。博伊尔定律的数学总结如下:
P∙V = K 1
最后,盖伊卢萨克定律指出,对于气体体积不变化的情况,温度和压力成正比。数学定律表示如下:
P = K 3 ∙T
在该表达式中,K 1,K 2和K 3表示不同的常数。
理想气体定律
可以从理想气体定律中获得一般气体定律。理想气体定律是理想气体的状态方程。
理想气体是由具有点特征的粒子组成的假想气体。这些气体的分子彼此之间不施加任何重力,并且它们的碰撞具有完全弹性的特征。这样,其动能值与温度成正比。
在低压和高温下,行为与理想气体最接近的真实气体是单原子气体。
理想气体定律的数学表达式如下:
P∙V = n∙R∙T
该方程式n是摩尔数,R是理想气体的通用常数,其理想值为0.082 atm∙L /(mol∙K)。
应用领域
普通的气体定律和波义耳-马里奥特,查尔斯和盖伊-卢萨克定律都可以在许多物理现象中找到。同样,它们用于解释日常生活中许多机械设备的操作。
例如,在高压锅中,您可以遵守盖·卢萨克定律。在锅中,体积保持恒定,因此,如果其中累积的气体温度升高,则锅的内部压力也会增加。
另一个有趣的例子是热气球。其运作基于查尔斯·劳(Charles Law)。考虑到大气压实际上可以认为是恒定的,当填充气球的气体被加热时会发生的事情是,它所占据的体积会增加。这降低了其密度,气球可以上升。
解决的练习
第一次练习
确定气体的初始温度,该气体的初始压力为3个大气压的两倍,直到达到6个大气压,同时将其体积从2升减少到1升,同时知道该气体的初始温度为208, 25ºK。
解
替换为以下表达式:
P 1 ∙V 1 / T 1 = P 2 ∙V 2 / T 2
你必须:
求解,我们得出T 2 = 208.25ºK
第二次练习
给定压力为600 mm Hg且体积为670 ml且温度为100°C的气体,如果在该温度下体积为1500 ml,则确定其在473°K处的压力。
解
首先,建议(通常是必要的)将所有数据转换为国际体系的单位。因此,您必须:
P 1 = 600/760 = 0.789473684 atm约0.79 atm
V 1 = 0.67公升
T 1 = 373ºK
P 2 =?
V 2 = 1.5公升
T 2 = 473ºK
替换为以下表达式:
P 1 ∙V 1 / T 1 = P 2 ∙V 2 / T 2
你必须:
0.79∙0.67 / 373 = P 2 ∙1.5 / 473
求解P 2得到:
P 2 = 0.484210526大约0.48 atm
参考文献
- 马里奥·夏维罗 维森特·里伯(Vicente Ribes),莱昂纳多·帕尔米萨诺(Leonardo Palmisano)(2003年)。化学基础。巴塞罗那:社论Ariel,SA
- Laider,Keith,J。(1993)。牛津大学出版社,编辑。物理化学世界。
- 一般煤气法。(nd)。在维基百科上。于2018年5月8日从es.wikipedia.org检索。
- 天然气法。(nd)。在维基百科。于2018年5月8日从en.wikipedia.org检索。
- Zumdahl,Steven S(1998)。化学原理。霍顿米夫林公司。