Połączone prawo gazowe

Paul Taylor/Getty Images

Połączone prawo gazu łączy trzy gaz prawa: Prawo Boyle'a , Prawo Karola , oraz Prawo Gay-Lussaca . Stwierdza, że ​​stosunek iloczynu nacisk oraz tom i temperatura absolutna gazu jest równa stałej. Kiedy Prawo Avogadro dodaje się do połączonego prawa gazowego, idealne prawo gazu wyniki. W przeciwieństwie do wymienionych praw gazowych, połączone prawo gazowe nie ma oficjalnego odkrywcy. Jest to po prostu kombinacja innych praw gazu, która działa, gdy wszystko oprócz temperatury, ciśnienia i objętości jest utrzymywane na stałym poziomie.

Istnieje kilka typowych równań do pisania połączonego prawa gazu. Klasyczne prawo odnosi się do prawa Boyle'a i prawo Karola stwierdzające:

PV/T = k

gdzie P = ciśnienie, V = objętość, T = temperatura bezwzględna (kelwiny) i k = stała.

Stała k jest prawdziwą stałą, jeśli liczba moli gazu się nie zmienia. W przeciwnym razie to się zmienia.

Inne wspólna formuła dla połączonego prawa gazowego odnosi się do warunków „przed i po” gazu:

P₁W₁/ T₁= P_dwaW_dwa/ T_dwa

Przykład

Znajdź objętość gazu w STP, gdy 2,00 litry są zbierane przy 745,0 mm Hg i 25,0 stopniach Celsjusza.

Aby rozwiązać problem, najpierw musisz określić, której formuły użyć. W tym przypadku pytanie dotyczy warunków w STP, więc wiesz, że masz do czynienia z problemem „przed i po”. Następnie musisz zrozumieć STP. Jeśli jeszcze tego nie zapamiętałeś (i prawdopodobnie powinieneś, ponieważ pojawia się dużo), STP odnosi się do ' standardowa temperatura i ciśnienie ”, czyli 273 kelwinów i 760,0 mm Hg.

Ponieważ prawo działa przy użyciu temperatury bezwzględnej, musisz przeliczyć 25,0 stopni Celsjusza do skali Kelvina . To daje 298 kelwinów.

W tym momencie możesz podłączyć wartości do formuły i znaleźć niewiadomą. Częstym błędem, który popełniają niektórzy ludzie, gdy nie mają doświadczenia z tego rodzaju problemami, jest mylenie, które liczby idą w parze. Dobrą praktyką jest identyfikowanie zmiennych. W tym problemie są to:

P₁= 745,0 mm Hg
W₁= 2,00 L
T₁= 298 tys
P_dwa= 760,0 mm Hg
W_dwa= x (niewiadoma, którą rozwiązujesz)
T_dwa= 273 tys

Następnie weź wzór i ustaw go, aby rozwiązać nieznane „x”, które w tym zadaniu to V_dwa:

P₁W₁/ T₁= P_dwaW_dwa/ T_dwa

Pomnóż krzyż, aby usunąć ułamki:

P₁W₁T_dwa= P_dwaW_dwaT₁

Podziel, aby wyizolować V_dwa:

W_dwa= (P₁W₁T_dwa) / (P_dwaT₁)

Podłącz liczby i rozwiąż dla V2:

W_dwa= (745,0 mm Hg · 2,00 l · 273 K) / (760 mm Hg · 298 K)
W_dwa= 1,796 L

Zgłoś wynik, używając poprawnych liczba cyfr znaczących :

W_dwa= 1,80 L

Aplikacje

Połączone prawo dotyczące gazów ma praktyczne zastosowania w przypadku gazów w zwykłych temperaturach i ciśnieniach. Podobnie jak inne prawa gazowe oparte na idealnym zachowaniu, staje się mniej dokładne w wysokich temperaturach i ciśnieniach. Prawo jest stosowane w termodynamice i mechanice płynów. Na przykład może służyć do obliczania ciśnienia, objętości lub temperatury gazu w chmurach w celu prognozowania pogody.