Jakie jest prawo dotyczące gazu doskonałego?
Prawo gazu doskonałego i równania stanu
W większości przypadków prawo gazu doskonałego można wykorzystać do obliczeń dla gazów rzeczywistych. Ben Edwards, Getty Images
The Prawo dotyczące gazu doskonałego jest jednym z równań stanu. Chociaż prawo opisuje zachowanie gazu doskonałego, równanie to ma zastosowanie do gazów rzeczywistych w wielu warunkach, dlatego warto nauczyć się go używać. Prawo gazu doskonałego można wyrazić jako:
PV = NkT
gdzie:
P = ciśnienie bezwzględne w atmosferach
V = objętość (zwykle w litrach)
n = liczba cząstek gazu
k = stała Boltzmanna (1,38·1023J·K-1)
T = temperatura w kelwinach
Prawo gazu doskonałego można wyrazić w jednostkach SI, gdzie ciśnienie jest w paskalach, a objętość w metrach sześciennych , N staje się n i jest wyrażone jako mole, a k zostaje zastąpione przez R, the Stała gazowa (8,314 JK-1·mola-1):
PV = nRT
Gazy doskonałe a gazy rzeczywiste
Prawo dotyczące gazu doskonałego ma zastosowanie do gazy idealne . jakiś gaz doskonały zawiera cząsteczki o znikomej wielkości, które mają średnią molową energię kinetyczną zależną tylko od temperatury. Siły międzycząsteczkowe i rozmiar cząsteczki nie są uwzględniane przez prawo gazu doskonałego. Prawo gazu doskonałego najlepiej stosuje się do gazów monoatomowych o niskim ciśnieniu i wysokiej temperaturze. Niższe ciśnienie jest najlepsze, ponieważ wtedy średnia odległość między cząsteczkami jest znacznie większa niż wielkość cząsteczki . Podwyższenie temperatury pomaga z powodu energia kinetyczna cząsteczek wzrasta, przez co efekt przyciągania międzycząsteczkowego jest mniej znaczący.
Wyprowadzenie prawa gazu doskonałego
Jest kilka różnych sposobów na wyprowadzenie Ideału jako Prawa. Prostym sposobem na zrozumienie prawa jest postrzeganie go jako kombinacji Prawo Avogadro oraz Ustawa o gazie kombinowanym. The Połączone prawo gazowe może być wyrażona jako:
PV / T = C
gdzie C jest stałą wprost proporcjonalną do ilości gazu lub liczba moli gazu, rz. To jest prawo Avogadro:
C = nR
gdzie R jest uniwersalna stała gazowa lub współczynnik proporcjonalności. Łącząc prawa :
PV / T = nR
Mnożenie obu stron przez T daje:
PV = nRT
Prawo dotyczące gazu doskonałego - przepracowane przykładowe problemy
Problemy z gazem idealnym a nieidealnym
Prawo gazu doskonałego — stała objętość
Prawo gazu doskonałego — ciśnienie cząstkowe
Prawo gazu doskonałego – obliczanie moli
Prawo dotyczące gazu doskonałego — rozwiązywanie problemu ciśnienia
Prawo dotyczące gazu idealnego — rozwiązywanie problemów związanych z temperaturą
Równanie gazu idealnego dla Procesy termodynamiczne
| Proces (Stały) | Znany Stosunek | Pdwa | Wdwa | Tdwa |
| Izobaryczny (P) | Wdwa/W1 Tdwa/T1 | Pdwa=P1 Pdwa=P1 | Wdwa=V1(Wdwa/W1) Wdwa=V1(Tdwa/T1) | Tdwa=T1(Wdwa/W1) Tdwa=T1(Tdwa/T1) |
| Izochoryczny (W) | Pdwa/P1 Tdwa/T1 | Pdwa=P1(Pdwa/P1) Pdwa=P1(Tdwa/T1) | Wdwa=V1 Wdwa=V1 | Tdwa=T1(Pdwa/P1) Tdwa=T1(Tdwa/T1) |
| Izotermiczny (T) | Pdwa/P1 Wdwa/W1 | Pdwa=P1(Pdwa/P1) Pdwa=P1/(Wdwa/W1) | Wdwa=V1/(Pdwa/P1) Wdwa=V1(Wdwa/W1) | Tdwa=T1 Tdwa=T1 |
| izoentropowy odwracalny adiabatyczny (entropia) | Pdwa/P1 Wdwa/W1 Tdwa/T1 | Pdwa=P1(Pdwa/P1) Pdwa=P1(Wdwa/W1)−c Pdwa=P1(Tdwa/T1)γ/(γ − 1) | Wdwa=V1(Pdwa/P1)(-1/c) Wdwa=V1(Wdwa/W1) Wdwa=V1(Tdwa/T1)1/(1 − c) | Tdwa=T1(Pdwa/P1)(1 – 1/c) Tdwa=T1(Wdwa/W1)(1-c) Tdwa=T1(Tdwa/T1) |
| politropowy (PVn) | Pdwa/P1 Wdwa/W1 Tdwa/T1 | Pdwa=P1(Pdwa/P1) Pdwa=P1(Wdwa/W1)−n Pdwa=P1(Tdwa/T1)n/(n − 1) | Wdwa=V1(Pdwa/P1)(-1/n) Wdwa=V1(Wdwa/W1) Wdwa=V1(Tdwa/T1)1/(1 − n) | Tdwa=T1(Pdwa/P1)(1 - 1/n) Tdwa=T1(Wdwa/W1)(1−n) Tdwa=T1(Tdwa/T1) |