Înainte de a căuta sensul expresiei „legea gazelor”, este necesar să aflăm ce este un gaz. Gazele sunt substanțe ale căror particule se mișcă aleatoriu în spațiu. Aceste substanțe se caracterizează prin interacțiuni intermoleculare, interatomice și interionice foarte slabe. Starea gazoasă se mai numește și gaz, adică una dintre cele patru stări agregate ale materiei, pe lângă lichid, solid și plasmă. Gazele au propriile lor legi. Care este legea gazelor?
Definiție
Din punct de vedere fizic, legile gazelor sunt legi care explică izoprocesele care apar într-un gaz ideal. Un fapt interesant este că în chimie există și anumite modele de descriere a unor astfel de substanțe care rezonează cu legile fizicii. Cu toate acestea, aceste legi se aplică gazelor reale. Acum merită să înțelegeți ce sunt un gaz ideal și un izoproces. Să începem.
Gaz ideal
Un gaz ideal este un model matematic al unui gaz real, care presupune că nu există nicio interacțiune între particulele de gaz. Din această presupunererezultă că particulele sunt în contact numai cu vasul în care se află substanța și, de asemenea, că masa particulelor acestei substanțe este atât de mică încât poate fi complet exclusă din considerare.
Isoprocese
Pentru a răspunde la întrebarea ce este un izoproces, trebuie să apelați la termodinamică (una dintre ramurile fizicii). Pentru a descrie starea unui gaz (gaz ideal), principalii parametri sunt presiunea, temperatura și volumul.
Deci, izoprocesele sunt procese care au loc în gaze, cu condiția ca unul dintre acești trei parametri să rămână neschimbat în timp. În procesele izoterme temperatura nu se modifică, în procesele izobare presiunea nu se modifică, iar în procesele izocore volumul nu se modifică.
Ecuația Mendeleev-Clapeyron
Înainte de a discuta despre legile gazelor, este necesar să știm ce este ecuația Mendeleev-Clapeyron și cum se leagă această ecuație cu gazele și legile lor. Pentru a descrie dependența unul de celăl alt a acelorași indicatori - se adaugă și presiunea, volumul, temperatura, constanta universală a gazului și volumul (molar).
Ecuația are următoarea formă: pV=RT.
R - constanta universală a gazului, o puteți calcula singur sau puteți utiliza valoarea deja cunoscută - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Astfel, volumul molar este raportul dintre volum și cantitatea de substanță (în moli), iar cantitatea de substanță, la rândul său, este raportul dintre masă și masa molară.
Ecuația poate fi scrisă după cum urmeazămod: pV=(m / M)RT.
Ce legi ale gazelor există în fizică
Așa cum am menționat mai devreme, izoprocesele sunt luate în considerare în fizică. Există formule pentru dependența a trei mărimi de bază (volum, presiune, temperatură) una de ceal altă. Legile gazelor în fizică:
- Legea lui Boyle-Mariotte, aplicată în cazul unui proces izoterm: produsul presiunii și volumului gazului rămâne neschimbat în timp. Pe baza ecuației Mendeleev-Clapeyron - pV=(m / M)RT=const, această lege prevede că rezultatul înmulțirii presiunii și volumului va fi constant, cu condiția ca temperatura gazului și masa acestuia să rămână neschimbate.
- Legea lui Gay-Lussac, care se aplică proceselor izobare. În acest caz, raportul dintre volum și temperatură rămâne neschimbat: V / T=const. Legea lui Gay-Lussac poate fi formulată după cum urmează: dacă presiunea și masa unui gaz rămân neschimbate în timp, atunci coeficientul de volum împărțit la temperatură este o valoare constantă.
- Legea lui Charles - pentru procesele izocorice. Raportul dintre presiune și temperatură nu se modifică: p / T=const. În acest caz, raportul dintre presiunea gazului și temperatura este constant, în timp ce presiunea și masa rămân neschimbate.
Legile gazelor: chimie
Dintre aceste legi:
- Legea lui Avogadro. Se formuleaza astfel: volume egale de gaze diferite contin acelasi numar de molecule, celel alte lucruri fiind egale (presiunea si temperatura). Din această lege rezultă -în condiții normale (condițiile normale sunt o presiune de 101,235 kPa și o temperatură de 273 K), volumul absolut al oricărui gaz ocupat de 1 mol este de 22,4 litri.
- Legea lui D alton: volumele ocupate de gaze care reacționează între ele și produsele obținute în timpul reacției, la împărțirea primului la al doilea, rezultă numere mici, dar exact întregi, care se numesc coeficienți.
- Legea presiunilor parțiale: pentru a determina presiunea unui amestec de gaze este necesar să se adauge presiunile create de gazele amestecului.
Varietate de legi care se aplică gazelor
Poate că mulți oameni cred că gazele sunt cele mai simple dintre stările agregate: ambele particule se mișcă aleatoriu, iar distanța dintre ele este maximă (mai ales în comparație cu solidele), iar masa acestor particule este mică. Cu toate acestea, legile aplicate pentru a descrie stările unor astfel de substanțe sunt foarte diverse. Din cele spuse mai sus rezultă că nu numai fizica se ocupă de studiul chestiunii legilor gazelor. Mai mult, atât în fizică, cât și în chimie nu există unul sau două dintre ele. Din aceasta se poate ajunge la concluzia că ceea ce pare simplu nu este întotdeauna așa în realitate.
