Современная химия




Газовые законы

газовые законы

Изучение свойств газообразных веществ и химических реакций с участием газов сыграло настолько важную роль в становлении атомно-молекулярной теории, что газовые законы заслуживают специального рассмотрения.

Состояние идеального газа заданной массы характеризуется тремя параметрами: давлением Р, объемом V и температурой Т. Между этими величинами были экспериментально установлены следующие соотношения:

1) При постоянной температуре

Р1V1 = Р2V2, или РV = const (закон Бойля-Мариотта).

2) При постоянном давлении

V1/T1 = V2/Т2, или V/Т = const (закон Гей-Люссака).

3) При постоянном объеме

Р1/T1 = Р2/Т2, или Р/Т= const (закон Шарля).

Эти три закона можно объединить в один универсальный газовый закон:

P1V1/T1 = Р2V2/Т2, или РV/Т = const.

Это уравнение было установлено французским физиком Б.Клапейроном в 1834 г. Значение постоянной в уравнении зависит только от количества вещества газа. Уравнение для одного моля газа было выведено Д.И.Менделеевым в 1874 г. Для 1 моля газа постоянная называется универсальной газовой постоянной и обозначается R:

PV = RT,

где

R = 8,314 Дж/(моль•К) = 0,0821 л•атм/(моль•К).

Для произвольного количества газа v правую часть этого уравнения надо умножить на v: РV = vRТ,

И, наконец, подставляя в это уравнение выражение для числа молей, находим наиболее общее уравнение состояния идеального газа

PV = (m/M)•RT

которое называется уравнением Клапейрона-Менделеева. Это уравнение справедливо для всех газов в любых количествах и для всех значений Р, V и Т, при которых газы можно считать идеальными. Рассмотрим некоторые следствия из уравнения Клапейрона-Менделеева.

Нормальными условиями (сокращенно н.у.) для газов считаются давление Р0 = 1 атм = 101,325 кПа и температура Т0 = 273,15 К = О°С. Найдем объем одного моля газа при н.у.: Vm = RТ0 /Р0 = 8,314 • 273,15/101,325 = 22,413 л.

Уравнение Клапейрона-Менделеева позволяет найти количество вещества газа по его объему. При нормальных условиях

v = V/Vm = V/ 22,413 л.

При произвольных условиях

v = PV/(RT),

при этом объем газа следует выражать в литрах, а значение R зависит от размерности давления. Многие химические реакции, в том числе и газовые, проводятся при постоянных температуре и давлении. При этих условиях из уравнения Клапейрона-Менделеева следуют два замечательных результата.

1) V = vRT/P = v•(RT/P).

Выражение в скобках является постоянным при Р = const и Т = const. Это означает, что V1/v1 = V2/v2, или V~v

Следовательно, объем газа прямо пропорционален числу молей (и числу молекул), причем коэффициент пропорциональности (RT/Р) одинаков для всех газов и зависит только от давления и температуры. Это есть не что иное, как закон Авогадро.

Из этого же утверждения вытекает закон объемных отношений Гей-Люссака . При стехиометрических расчетах газовых реакций число молей газов можно заменять их объемом.

2) Найдем с помощью уравнения Клапейрона-Менделеева выражение для плотности газов. ρ= m/V =РМ/RТ=(Р/RТ)•М.

Выражение в скобках является постоянным при Р = const и Т = const. Это означает, что ρ1/M1 = ρ2/M2, или ρ~M.

Следовательно, плотность газов прямо пропорциональна их молярной массе при заданных давлении и температуре. Этот результат позволяет ввести относительную плотность газов, которая показывает, во сколько раз один газ тяжелее другого. Плотность газа В по газу А определяется следующим образом:

DA(B) = ρ(B)/ ρ(A) = M(B)/M(A).

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

ИННОВАЦИИ BASF: пополнение серии Kollicoat

News image

Продукт Kollicoat® Smartseal30D– активная защита, упрощающая и ускоряющая создание плёночных оболочек

ОПТИМИЗАЦИЯ ТОиР НА «ТЕХНОНИКОЛЬ»

News image

Проект реализуется специалистами компании Datastream Solutions CIS и является частью собственной программы Корпорации ТехноНИКОЛЬ по внедрению конце...

ТЕХНОЛОГИЯ УСИЛЕНИЯ ЗДАНИЙ УГЛЕВОЛОКНИСТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

News image

Углеродные волокна (УВ) – органический материал, содержащий 92 - 99,99 % углерода. Углеродные волокна получают путем ступенчатой термообработки разл...

НОВЫЙ ШАГ В ПОЛУЧЕНИИ БИОПОЛИМЕРОВ

News image

Преобразовать все основные виды сахара, содержащиеся в овощах, фруктах и садовых отходах, в высококачественную экологичную продукцию, например в био...

Новые продукты оргсинтеза:

РЕШЕНИЯ BASF ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ПИВА

News image

Компания BASF представила разработки в технологических вспомогательных средств для фильтрации, используемых в производстве пива, на выставке Brau Beviale (г. Нюрнберг, Германия) Потребители при...

ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ: перспективы и инновации

News image

В июле 2008 года по инициативе энергетиков администрация Кемеровской области обязала угольные компании Кузбасса сменить приоритеты. Первоочередными стали отгрузки топлива на ТЭЦ, а об исполнении экс...

ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ СОЕВЫХ БОБОВ

News image

Высокую питательность соя приобретает только после обработки, в процессе которой разрушаются содержащиеся в ней антипитательные вещества (соин, уреаза, липоксидаза и др.) которые замедляют действия ...

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Теоретические основы химии - Газовые законы

Великие химики:

ДЖИОК (Giauque), Уильям Фрэнсис

News image

Американский химик Уильям Фрэнсис Джиок родился в г. Ниагара-Фоле, штат Онтарио, Канада, и был старшим из трех сыновей Изабеллы Джейн Джиок (в девич...

ВИЛАНД (Wieland), Генрих Отто

News image

Немецкий химик Генрих Отто Виланд родился в Пфорцхайме, в семье фармацевта Теодора Виланда и Элизы (Блом) Виланд. Получив начальное и среднее образо...

Институты химии:

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН

News image

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН был организован 1 апреля 1984 года на базе Отдела биохимии Новосибирского института органической...

Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского

News image

Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского Уральского отделения РАН (ИОС УрО РАН) создан постановлением Президиума РАН от 29