Ennen kuin etsit ilmaisun "kaasulaki" merkitystä, on tarpeen selvittää, mikä kaasu on. Kaasut ovat aineita, joiden hiukkaset liikkuvat satunnaisesti avaruudessa. Näille aineille on ominaista erittäin heikko molekyylien välinen, atomien välinen ja ionien välinen vuorovaikutus. Kaasumaista tilaa kutsutaan myös kaasuksi, eli yhdeksi neljästä aineen aggregaattitilasta nestemäisen, kiinteän ja plasman lisäksi. Kaasuilla on omat lakinsa. Mikä on kaasulaki?
Määritelmä
Fysikaalisesta näkökulmasta katsottuna kaasulait ovat lakeja, jotka selittävät ideaalisessa kaasussa tapahtuvia isoprosesseja. Mielenkiintoinen tosiasia on, että kemiassa on myös tiettyjä kaavoja sellaisten aineiden kuvaamiseen, jotka resonoivat fysiikan lakien kanssa. Nämä lait koskevat kuitenkin todellisia kaasuja. Nyt on syytä ymmärtää, mitä ihanteellinen kaasu ja isoprosessi ovat. Aloitetaan.
Ihanteellinen kaasu
Ideaalikaasu on todellisen kaasun matemaattinen malli, jossa oletetaan, että kaasuhiukkasten välillä ei ole vuorovaikutusta. Tästä oletuksestatästä seuraa, että hiukkaset ovat kosketuksissa vain astiaan, jossa aine sijaitsee, ja myös, että tämän aineen hiukkasten massa on niin pieni, että se voidaan jättää kokonaan huomioimatta.
Isoprosessit
Vastaaksesi kysymykseen, mikä on isoprosessi, sinun on käännyttävä termodynamiikkaan (yksi fysiikan haaroista). Kaasun (ideaalikaasun) tilan kuvaamiseksi tärkeimmät parametrit ovat paine, lämpötila ja tilavuus.
Isoprosessit ovat siis kaasuissa tapahtuvia prosesseja edellyttäen, että yksi näistä kolmesta parametrista pysyy muuttumattomana ajan kuluessa. Isotermisissä prosesseissa lämpötila ei muutu, isobarisissa prosesseissa paine ei muutu, ja isokorisissa prosesseissa tilavuus ei muutu.
Mendelejev-Clapeyron yhtälö
Ennen kuin keskustelemme kaasulaeista, on välttämätöntä tietää, mikä Mendeleev-Clapeyron-yhtälö on ja miten tämä yhtälö liittyy kaasuihin ja niiden lakeihin. Kuvatakseen kaikkien samojen indikaattoreiden riippuvuutta toisistaan - paine, tilavuus, lämpötila, yleiskaasuvakio ja tilavuus (mooli) lisätään myös.
Yhtälöllä on seuraava muoto: pV=RT.
R - yleiskaasuvakio, voit laskea sen itse tai voit käyttää jo tunnettua arvoa - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Siten moolitilavuus on tilavuuden suhde aineen määrään (mooleina), ja aineen määrä puolestaan on massan suhde moolimassaan.
Yhtälö voidaan kirjoittaa seuraavastitapa: pV=(m / M)RT.
Mitä kaasulakeja fysiikassa vallitsee
Kuten aiemmin mainittiin, isoprosessit otetaan huomioon fysiikassa. On olemassa kaavoja kolmen perussuureen (tilavuus, paine, lämpötila) riippuvuudelle toisistaan. Fysiikan kaasulait:
- Boyle-Mariotten laki, jota sovelletaan isotermiseen prosessiin: paineen ja kaasun tilavuuden tulo pysyy muuttumattomana ajan myötä. Mendeleev-Clapeyron yhtälön - pV=(m / M)RT=const perusteella tämä laki sanoo, että paineen ja tilavuuden kertomisen tulos on vakio, edellyttäen, että kaasun lämpötila ja sen massa pysyvät muuttumattomina.
- Gay-Lussacin laki, joka koskee isobarisia prosesseja. Tässä tapauksessa tilavuuden ja lämpötilan suhde pysyy muuttumattomana: V / T=vakio. Gay-Lussac-laki voidaan muotoilla seuraavasti: jos kaasun paine ja massa pysyvät muuttumattomina ajan kuluessa, tilavuuden ja lämpötilan osamäärä on vakioarvo.
- Kaarlen laki - isokorisille prosesseille. Paineen ja lämpötilan suhde ei muutu: p / T=vakio. Tässä tapauksessa kaasun paineen ja lämpötilan suhde on vakio, kun taas paine ja massa pysyvät muuttumattomina.
Kaasulait: kemia
Näistä laeista:
- Avogadron laki. Se on muotoiltu seuraavasti: yhtä suuret tilavuudet eri kaasuja sisältävät saman määrän molekyylejä muiden tekijöiden ollessa samat (paine ja lämpötila). Tästä laista seuraa -normaaleissa olosuhteissa (normaaliolosuhteet ovat 101,235 kPa:n paine ja 273 K lämpötila) täysin minkä tahansa 1 moolin viemän kaasun tilavuus on 22,4 litraa.
- D altonin laki: toistensa kanssa reagoivien kaasujen ja reaktion aikana saatujen tuotteiden viemät tilavuudet, kun ensimmäinen jaetaan toisella, saadaan pieniä, mutta täsmälleen kokonaislukuja, joita kutsutaan kertoimiksi.
- Osapaineen laki: kaasuseoksen paineen määrittämiseksi on tarpeen laskea yhteen seoksen kaasujen synnyttämät paineet.
Kaasuihin sovellettavia lakeja
Ehkä monet ihmiset ajattelevat, että kaasut ovat yksinkertaisin aggregaattitila: molemmat hiukkaset liikkuvat satunnaisesti, ja niiden välinen etäisyys on suurin (etenkin verrattuna kiinteisiin aineisiin) ja näiden samojen hiukkasten massa on pieni. Tällaisten aineiden tilan kuvaamiseen sovellettavat lait ovat kuitenkin hyvin erilaisia. Edellä sanotusta seuraa, että fysiikka ei käsittele vain kaasulakeja koskevaa kysymystä. Lisäksi sekä fysiikassa että kemiassa niitä ei ole yhtä tai kahta. Tästä voidaan päätellä, että mikä näyttää yksinkertaiselta, ei aina ole sitä todellisuudessa.
