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:

ПОКРЫТИЯ из ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА (PVDF)

News image

PVDF обладает долговременной устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, прекрасной устойчивостью к воздействию сильнодействующих химических...

TЕХНОЛОГИИ 3М: холодная усадка кабельной изоляции

News image

Холодная усадка была впервые изобретена компанией 3М в 1968 году, и с тех пор приобрела широкую популярность во многих странах мира в качестве альте...

АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

News image

Пенополиуретан широко используется благодаря его высоким амортизирующим свойствам, продолжительному сроку службы и хорошей формуемости. Но, с другой...

СИНТЕЗ ОКСИДА ПРОПИЛЕНА НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

News image

Dow и BASF были отмечены за совместную разработку способа получения оксида пропилена из пероксида водорода. Данная технология, сокращенно именуемая ...

Новые продукты оргсинтеза:

НОВЫЕ ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ «КАЗАНЬОРГСИНТЕЗ»

News image

В августе 2010-го года в цехе 41-52 впервые в России и во всем СНГ для ОАО «Татнефть» была получена первая опытная партия нового продукта «ДОЭЭДА-70» (диоксиэтилэтилендиамина), применяемого для очис...

ПРЕИМУЩЕСТВА ГЛЮКОЗНО-ФРУКТОВЫХ СИРОПОВ

News image

Положительное влияние, которое оказывает сироп на безалкогольный напиток, основывается на его составе и технологии производства. Сироп представляет собой смесь моносахаров глюкозы и фруктозы, получа...

СЫРЬЕ ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ: распушенная целлюлоза

News image

Необработанные сорта - Все поставщики предлагают необработанные сорта, которые можно использовать при необходимости. Вся сорта товарной распушенной целлюлозы не могут обрабатываться одинаковым обра...

Авторизация



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

Великие химики:

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...

ВАЛЬДЕН (Walden), Пауль

News image

Пауль (Павел Иванович) Вальден родился в хуторе Пипены, Розенбекской волости Вольмарского уезда Лифлянской губернии, Россия (ныне – территория Латви...

Институты химии:

Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

News image

Наш институт является одним из широко известных научных центров в мире, изучающих динамику элементарных химических процессов в различных системах и ...

Институт физиологически активных веществ РАН

News image

Институт физиологически активных веществ РАН в составе Ногинского научного центра РАН в г. Черноголовка был создан в соответствии с решением директи...