YLEINEN KAASULAKI: KAAVAT, SOVELLUKSET JA HARJOITUKSET - KEMIA - 2026

Yleinen kaasulaki on yhdistämisen tulos Boyle-Mariotte laki, Charles laki, ja Gay-Lussac lain; itse asiassa näitä kolmea lakia voidaan pitää yleisen kaasulain erityistapauksina. Yleistä kaasua koskevaa lakia voidaan puolestaan ​​pitää ideaalikaasulain eritelmänä.

Yleisessä kaasulaissa vahvistetaan suhde kaasun tilavuuden, paineen ja lämpötilan välillä. Tällä tavoin hän vakuuttaa, että kaasua annettaessa sen käyttämän tilavuuden paineen tulo jaettuna lämpötilalla, jossa sitä löydetään, pysyy aina vakiona.

Kaasut ovat läsnä luonnossa erilaisissa prosesseissa ja lukuisissa sovelluksissa, sekä teollisuudessa että jokapäiväisessä elämässä. Siksi ei ole yllättävää, että yleisellä kaasulailla on useita ja erilaisia ​​sovelluksia.

Esimerkiksi tämä laki antaa mahdollisuuden selittää erilaisten mekaanisten laitteiden, kuten ilmastointilaitteiden ja jääkaappien, toiminnan, kuumailmapallojen toiminnan, ja sitä voidaan käyttää jopa pilvien muodostumisprosessien selittämiseen.

kaavat

Lain matemaattinen muotoilu on seuraava:

P ∙ V / T = K

Tässä lausekkeessa P on paine, T edustaa lämpötilaa (kelvin-asteina), V on kaasun tilavuus ja K edustaa vakioarvoa.

Edellinen lauseke voidaan korvata seuraavalla:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Tämä viimeinen yhtälö on varsin hyödyllinen tutkittaessa muutoksia, jotka kaasut käyvät läpi, kun yhtä tai kahta termodynaamisesta muuttujasta (paine, lämpötila ja tilavuus) muutetaan.

Boyle-Mariotten laki, Kaarlen laki ja Gay-Lussacin laki

Kukin edellä mainituista laeista koskee kahta termodynaamisesta muuttujasta siinä tapauksessa, että kolmas muuttuja pysyy vakiona.

Charlesin lain mukaan tilavuus ja lämpötila ovat suoraan verrannollisia niin kauan kuin paine pysyy muuttumattomana. Tämän lain matemaattinen ilmaisu on seuraava:

V = K ₂ ∙ T

Boylen laki puolestaan ​​vahvistaa, että paineella ja tilavuudella on käänteinen suhde toisiinsa, kun lämpötila pysyy vakiona. Boylen laki on matemaattisesti tiivistetty seuraavasti:

P ∙ V = K ₁

Lopuksi, Gay-Lussacin laissa todetaan, että lämpötila ja paine ovat suoraan verrannollisia tapauksiin, joissa kaasun tilavuus ei vaihtele. Matemaattisesti laki ilmaistaan ​​seuraavasti:

P = K _{3 '} T

Tässä ilmaisu K ₁, K ₂ ja K ₃ edustavat eri vakioita.

Ihanteellinen kaasulaki

Yleinen kaasulaki saadaan ihanteellisesta kaasulaista. Ihanteellinen kaasulaki on ihanteellisen kaasun tilan yhtälö.

Ihanteellinen kaasu on hypoteettinen kaasu, joka koostuu pistemäisistä hiukkasista. Näiden kaasujen molekyylit eivät kohdista mitään gravitaatiovoimaa keskenään, ja niiden törmäyksille on ominaista täysin joustavuus. Tällä tavoin sen kineettisen energian arvo on suoraan verrannollinen sen lämpötilaan.

Oikeat kaasut, joiden käyttäytyminen muistuttaa parhaiten ideaalikaasujen käyttäytymistä, ovat monatomisia kaasuja alhaisissa paineissa ja korkeissa lämpötiloissa.

Ideaalikaasulain matemaattinen lauseke on seuraava:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Tämä yhtälö n on moolien lukumäärä ja R on ihanteellisten kaasujen yleinen vakio, joiden arvo on 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Sovellukset

Sekä yleinen kaasulaki että Boyle-Mariotte-, Charles- ja Gay-Lussac -laki löytyvät monista fyysisistä ilmiöistä. Samalla tavalla ne selittävät monien ja monipuolisten arjen mekaanisten laitteiden toimintaa.

Esimerkiksi painekattilassa voit noudattaa Gay Lussacin lakia. Kattilassa tilavuus pysyy vakiona, joten jos siihen kertyvien kaasujen lämpötila nousee, myös astian sisäinen paine kasvaa.

Toinen mielenkiintoinen esimerkki on kuumailmapallo. Sen toiminta perustuu Charlesin lakiin. Koska ilmakehän painetta voidaan pitää käytännöllisesti vakiona, palloa täyttävän kaasun kuumennettaessa tapahtuu, että sen käyttämä tilavuus kasvaa; siten sen tiheys vähenee ja pallo voi nousta.

Ratkaistuja harjoituksia

Ensimmäinen harjoitus

Määritä kaasun lopullinen lämpötila, jonka 3 ilmakehän alipaine kaksinkertaistuu, kunnes saavutetaan 6 ilmakehän paine, samalla vähentämällä sen tilavuutta 2 litran tilavuudesta litraan, tietäen, että kaasun alkuperäinen lämpötila oli 208, 25 ºK.

Ratkaisu

Korvataan seuraavalla lausekkeella:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

sinun täytyy:

Ratkaisuna saadaan, että T ₂ = 208,25 ºK

Toinen harjoitus

Kun kaasu on altistettu 600 mm Hg: n paineelle, sen tilavuus on 670 ml ja lämpötilassa 100 ° C, määritetään, mikä sen paine on 473 ° K: ssa, jos siinä lämpötilassa sen tilavuus on 1500 ml.

Ratkaisu

Ensinnäkin on suositeltavaa (ja yleensä tarpeellista) muuntaa kaikki tiedot kansainvälisen järjestelmän yksiköiksi. Siten sinun on:

P ₁ = 600/760 = 0,789473684 atm noin 0,79 atm

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 K: n

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ° K

Korvataan seuraavalla lausekkeella:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

sinun täytyy:

0,79 - 0,67 / 373 = P _{2 -} 1,5 / 473

Ratkaisu P _{2: lle} saadaan:

P ₂ = 0,484210526 noin 0,48 atm

Viitteet

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Kemian perusteet. Barcelona: Toimituksellinen Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, toim. Fysikaalisen kemian maailma.
3. Yleinen kaasulaki. (Nd). Wikipediassa. Haettu 8. toukokuuta 2018, es.wikipedia.org.
4. Kaasulait. (Nd). Wikipediassa. Haettu 8. toukokuuta 2018, en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Kemialliset periaatteet. Houghton Mifflin Company.