일반 기체 법칙은 보일-Mariotte의 법칙, 샤를의 법칙, 그리고 게이뤼삭의 법칙을 결합의 결과이다; 사실,이 세 가지 법칙은 일반 가스 법칙의 특별한 경우로 간주 될 수 있습니다. 차례로, 일반 기체 법칙은 이상 기체 법칙의 특정화로 간주 될 수 있습니다.
일반 가스 법칙은 가스의 부피, 압력 및 온도 간의 관계를 설정합니다. 이런 식으로 그는 가스가 주어진 경우, 그것이 차지하는 부피에 의한 압력의 곱을 그것이 발견되는 온도로 나눈 값이 항상 일정하게 유지된다는 것을 확인합니다.
가스는 산업 및 일상 생활에서 자연과 매우 다양한 응용 분야에서 다양한 공정에 존재합니다. 따라서 일반 가스 법칙이 다양하고 다양한 응용 프로그램을 가지고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
예를 들어,이 법칙은 에어컨과 냉장고와 같은 다양한 기계 장치의 작동, 열기구의 작동을 설명 할 수 있으며 구름 형성 과정을 설명하는 데에도 사용될 수 있습니다.
방식
법의 수학적 공식은 다음과 같습니다.
피 ∙ V / T = K
이 식에서 P는 압력, T는 온도 (켈빈도), V는 가스의 부피, K는 상수 값을 나타냅니다.
이전 표현식은 다음으로 대체 될 수 있습니다.
P 1 ∙ V 1 / T 1 = P 2 ∙ V 2 / T 2
이 마지막 방정식은 하나 또는 두 개의 열역학적 변수 (압력, 온도 및 부피)가 수정 될 때 가스가 겪는 변화를 연구하는 데 매우 유용합니다.
Boyle-Mariotte의 법칙, Charles의 법칙, Gay-Lussac의 법칙
앞서 언급 한 각 법칙은 세 번째 변수가 일정하게 유지되는 경우 두 개의 열역학적 변수와 관련됩니다.
Charles의 법칙에 따르면 압력이 변하지 않는 한 부피와 온도는 정비례합니다. 이 법칙의 수학적 표현은 다음과 같습니다.
V = K 2 ∙ T
그 부분에서 보일의 법칙은 온도가 일정하게 유지 될 때 압력과 부피가 서로 반비례 관계를 갖도록 설정합니다. 보일의 법칙은 다음과 같이 수학적으로 요약됩니다.
P ∙ V = K 1
마지막으로 Gay-Lussac의 법칙에 따르면 가스의 부피가 변하지 않는 경우 온도와 압력이 정비례합니다. 수학적으로 법칙은 다음과 같이 표현됩니다.
P = K 3 ∙ T
이 표현에서 K 1 , K 2 및 K 3 은 서로 다른 상수를 나타냅니다.
이상 기체 법칙
일반 기체 법칙은 이상 기체 법칙에서 얻을 수 있습니다. 이상 기체 법칙은 이상 기체 상태 방정식입니다.
이상 기체는 점 특성을 가진 입자로 구성된 가상 기체입니다. 이 가스의 분자는 서로 중력을 가하지 않으며 충돌은 완전히 탄력적이라는 특징이 있습니다. 이런 식으로 운동 에너지의 값은 온도에 정비례합니다.
이상 기체와 가장 유사한 행동을하는 실제 기체는 저압 및 고온에서의 단일 원자 기체입니다.
이상 기체 법칙의 수학적 표현은 다음과 같습니다.
피 ∙ V = n ∙ R ∙ T
이 방정식 n은 몰의 수이고 R은 0.082 atm ∙ L / (mol ∙ K) 값을 갖는 이상 기체의 보편적 상수입니다.
응용
일반 가스 법칙과 Boyle-Mariotte, Charles 및 Gay-Lussac 법칙은 다양한 물리적 현상에서 찾을 수 있습니다. 같은 방식으로 일상 생활의 다양하고 다양한 기계 장치의 작동을 설명하는 역할을합니다.
예를 들어 압력솥에서 Gay Lussac의 법칙을 관찰 할 수 있습니다. 냄비의 부피는 일정하게 유지되므로 축적되는 가스의 온도가 증가하면 냄비의 내부 압력도 증가합니다.
또 다른 흥미로운 예는 열기구입니다. 그 운영은 Charles Law를 기반으로합니다. 대기압이 실질적으로 일정하다고 간주 될 수 있다는 점을 감안할 때, 풍선을 채우는 가스가 가열 될 때 발생하는 것은 풍선이 차지하는 부피가 증가하는 것입니다. 따라서 밀도가 감소하고 풍선이 올라갈 수 있습니다.
해결 된 운동
첫 번째 운동
가스의 초기 온도가 208임을 알고, 부피를 2 리터에서 1 리터로 줄이면서 초기 압력이 3 기압이 6 기압에 도달 할 때까지 두 배가되는 가스의 최종 온도를 결정합니다. 25ºK.
해결책
다음 식으로 대체 :
P 1 ∙ V 1 / T 1 = P 2 ∙ V 2 / T 2
당신은 :
풀면 T 2 = 208.25 ºK
두 번째 운동
600mmHg의 압력을 받고 670ml의 부피와 100 ° C의 온도를 차지하는 가스가 주어지면 해당 온도에서 1500ml의 부피를 차지하는 경우 압력이 473 ° K가 될지 결정합니다.
해결책
우선, 모든 데이터를 국제 시스템의 단위로 변환하는 것이 좋습니다 (일반적으로 필요함). 따라서 다음을 수행해야합니다.
P 1 = 600/760 = 0.789473684 atm 약 0.79 atm
V 1 = 0.67 l
T 1 = 373ºK
P 2 =?
V 2 = 1.5 l
T 2 = 473ºK
다음 식으로 대체 :
P 1 ∙ V 1 / T 1 = P 2 ∙ V 2 / T 2
당신은 :
0.79 ∙ 0.67 / 373 = P 2 ∙ 1.5 / 473
P 2를 풀면 다음을 얻습니다.
P 2 = 0.484210526 약 0.48 atm
참고 문헌
- Schiavello, Mario; 비센테 리 베스, 레오나르도 팔미 사노 (2003). 화학의 기초. 바르셀로나 : 에디토리얼 Ariel, SA
- Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, 편집. 물리 화학의 세계.
- 일반 가스 법. (nd). Wikipedia에서. es.wikipedia.org에서 2018 년 5 월 8 일에 검색 함.
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- Zumdahl, Steven S (1998). 화학적 원리. Houghton Mifflin Company.