The obecný zákon o plynu Je výsledkem kombinace zákona Boyle-Mariotte, Charlesův zákon a zákon Gay-Lussac; ve skutečnosti lze tyto tři zákony považovat za zvláštní případy obecného zákona o plynu. Obecný zákon o plynu lze zase považovat za specifikaci zákona o ideálním plynu.
Obecný zákon o plynu stanoví vztah mezi objemem, tlakem a teplotou plynu. Tímto způsobem potvrzuje, že při daném plynu zůstává produkt jeho tlaku objemem, který zaujímá, děleno teplotou, při které se nachází, vždy konstantní..
Plyny jsou přítomny v různých procesech v přírodě a ve velkém množství aplikací, průmyslových i každodenních. Není proto divu, že obecný zákon o plynu má mnoho různých aplikací..
Tento zákon například umožňuje vysvětlit činnost různých mechanických zařízení, jako jsou klimatizace a ledničky, provoz horkovzdušných balónů, a lze jej dokonce použít k vysvětlení procesů tvorby mraků..
Rejstřík článků
Matematická formulace zákona je následující:
P ∙ V / T = K
V tomto výrazu P je tlak, T představuje teplotu (ve stupních Kelvina), V je objem plynu a K představuje konstantní hodnotu.
Předchozí výraz lze nahradit následujícím:
P1 ∙ V1 / T1 = Pdva ∙ Vdva / Tdva
Tato poslední rovnice je docela užitečná pro studium změn, kterými procházejí plyny, když je upravena jedna nebo dvě z termodynamických proměnných (tlak, teplota a objem).
Každý z výše uvedených zákonů se týká dvou termodynamických proměnných v případě, že třetí proměnná zůstane konstantní.
Charlesův zákon stanoví, že objem a teplota jsou přímo úměrné, pokud tlak zůstane nezměněn. Matematické vyjádření tohoto zákona je následující:
V = K.dva ∙ T
Boyleův zákon stanoví, že tlak a objem mají vzájemně inverzní vztah, když teplota zůstává konstantní. Boyleův zákon je matematicky shrnut následovně:
P ∙ V = K1
A konečně Gay-Lussacův zákon stanoví, že teplota a tlak jsou přímo úměrné pro případy, kdy se objem plynu nemění. Matematicky je zákon vyjádřen následovně:
P = K.3 ∙ T
V uvedeném výrazu K.1, K.dva a K.3 představují různé konstanty.
Obecný zákon o plynu lze získat z zákona o ideálním plynu. Zákon ideálního plynu je stavová rovnice ideálního plynu.
Ideálním plynem je hypotetický plyn složený ze specifických částic. Molekuly těchto plynů nevyvíjejí mezi sebou žádnou gravitační sílu a jejich srážky se vyznačují tím, že jsou zcela elastické. Tímto způsobem je hodnota jeho kinetické energie přímo úměrná jeho teplotě..
Skutečné plyny, jejichž chování se nejvíce podobá chování ideálních plynů, jsou monatomické plyny, pokud jsou při nízkém tlaku a vysoké teplotě..
Matematické vyjádření zákona o ideálním plynu je následující:
P ∙ V = n ∙ R ∙ T
Tato rovnice n je počet molů a R je univerzální konstanta ideálních plynů, jejichž hodnota je 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).
Jak obecný zákon o plynu, tak zákony Boyle-Mariotte, Charles a Gay-Lussac lze nalézt v mnoha fyzikálních jevech. Stejným způsobem slouží k vysvětlení fungování mnoha různých mechanických zařízení každodenního života..
Například v tlakovém hrnci můžete dodržovat zákon Gay Lussaca. V hrnci zůstává objem konstantní, takže pokud se zvýší teplota plynů, které se v něm hromadí, zvyšuje se také vnitřní tlak v hrnci..
Dalším zajímavým příkladem je horkovzdušný balón. Jeho provoz je založen na Charlesově právu. Protože atmosférický tlak lze považovat za prakticky konstantní, stane se při zahřátí plynu, který plní balón, zvětšení objemu, který zabírá; tím se sníží jeho hustota a balón se může zvednout.
Určete konečnou teplotu plynu, jehož počáteční tlak 3 atmosfér se zdvojnásobí, aby dosáhl tlaku 6 atmosfér, při současném zmenšení jeho objemu z objemu 2 litry na 1 litr, s vědomím, že počáteční teplota plynu byla 208, 25 ° K.
Nahrazení v následujícím výrazu:
P1 ∙ V1 / T1 = Pdva ∙ Vdva / Tdva
musíš:
3 ∙ 2 / 208,25 = 6 ∙ 1 / T.dva
Clearing, máš to Tdva = 208,25 ° K
S ohledem na plyn vystavený tlaku 600 mm Hg, který zaujímá objem 670 ml a při teplotě 100 ° C, určete, jaký bude jeho tlak při 473 ° K, pokud při této teplotě zabírá objem 1500 ml.
V první řadě je vhodné (a obecně nutné) převést všechna data na jednotky mezinárodního systému. Musí tedy:
P1 = 600/760 = 0,789473684 atm přibližně 0,79 atm
PROTI1 = 0,67 l
T1 = 373 ° K
Pdva = ?
PROTIdva = 1,5 l
Tdva = 473 ° K
Nahrazení v následujícím výrazu:
P1 ∙ V1 / T1 = Pdva ∙ Vdva / Tdva
musíš:
0,79 ∙ 0,67 / 373 = Pdva ∙ 1,5 / 473
Řešení pro Pdva dostanete se do:
Pdva = 0,484210526 přibližně 0,48 atm
Zatím žádné komentáře