SPLOŠNO PRAVO NA PLIN: FORMULE, APLIKACIJE IN VAJE - KEMIJA - 2026

Splošni plinski zakon je posledica združevanja Boyle-Mariotte zakon Charles zakon, in Gay-Lussac zakon; pravzaprav je te tri zakone mogoče obravnavati kot posebne primere splošnega zakona o plinu. Splošni zakon o plinu se lahko šteje za podrobno določitev zakona o idealnem plinu.

Splošni zakon o plinu določa razmerje med prostornino, tlakom in temperaturo plina. Na ta način potrjuje, da glede na količino plina produkt njegovega tlaka glede na prostornino, ki jo zaseda, deljeno s temperaturo, pri kateri najdemo, vedno ostane stalen.

Plini so prisotni v različnih procesih v naravi in ​​v številni uporabi, tako v industriji kot v vsakdanjem življenju. Zato ne preseneča, da ima splošni zakon o plinu več in raznoliko uporabo.

Ta zakon na primer omogoča razlago delovanja različnih mehanskih naprav, kot so klimatske naprave in hladilniki, delovanje balonov z vročim zrakom in se lahko celo uporabi za razlago procesov nastajanja oblakov.

Formule

Matematična formula zakona je naslednja:

P ∙ V / T = K

V tem izrazu P je tlak, T predstavlja temperaturo (v stopinjah Kelvin), V volumen plina in K predstavlja konstantno vrednost.

Prejšnji izraz se lahko nadomesti z naslednjim:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Zadnja enačba je zelo koristna za preučevanje sprememb, ki jih imajo plini, ko se spremeni ena ali dve termodinamični spremenljivki (tlak, temperatura in prostornina).

Boyle-Mariotteov zakon, Charlesov zakon in Gay-Lussac

Vsak od zgoraj omenjenih zakonov navezuje dve termodinamični spremenljivki, če tretja spremenljivka ostane konstantna.

Charlesov zakon pravi, da sta prostornina in temperatura neposredno sorazmerni, dokler tlak ostane nespremenjen. Matematični izraz tega zakona je naslednji:

V = K ₂ ∙ T

Boyleov zakon določa, da imata tlak in volumen obratno razmerje med seboj, ko temperatura ostane konstantna. Boylov zakon je matematično povzet na naslednji način:

P ∙ V = K ₁

Na koncu Gay-Lussac zakon pravi, da sta temperatura in tlak sorazmerna za primere, ko se prostornina plina ne spreminja. Matematično je zakon izražen na naslednji način:

P = K ₃ ∙ T

V tem izrazu K ₁ , K ₂ in K ₃ predstavljajo različne konstante.

Idealni zakon o plinu

Splošni zakon o plinu je mogoče dobiti iz zakona o idealnem plinu. Zakon o idealnem plinu je enačba stanja idealnega plina.

Idealen plin je hipotetični plin, sestavljen iz delcev s točkovnim značajem. Molekule teh plinov med seboj ne izvajajo gravitacijske sile, njihovo trčenje pa je značilno, da so popolnoma elastične. Na ta način je vrednost njegove kinetične energije neposredno sorazmerna z njeno temperaturo.

Pravi plini, katerih vedenje najbolj spominja na idealne pline, so monotomski plini pri nizkih tlakih in visokih temperaturah.

Matematični izraz zakona o idealnem plinu je naslednji:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Ta enačba n je število molov in R je univerzalna konstanta idealnih plinov, katerih vrednost je 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Prijave

Tako splošni zakon o plinu kot zakone Boyle-Mariotte, Charles in Gay-Lussac najdemo v številnih fizičnih pojavih. Na enak način služijo tudi za razlago delovanja številnih in raznolikih mehanskih naprav vsakdanjega življenja.

V štedilniku pod pritiskom lahko na primer opazujete zakon Gaya Lussaca. V loncu prostornina ostane konstantna, zato če se temperatura plinov, ki se v njej naberejo, poveča, se poveča tudi notranji tlak lonca.

Drug zanimiv primer je balon z vročim zrakom. Njegovo delovanje temelji na zakonu Charles. Glede na to, da se lahko atmosferski tlak šteje za praktično konstanten, se pri segrevanju plina, ki napolni balon, poveča količina volumna, ki ga zaseda; tako se njegova gostota zmanjša in balon se lahko dvigne.

Rešene vaje

Prva vaja

Določite končno temperaturo plina, katere začetni tlak 3 atmosfere se podvoji, dokler ne dosežete tlaka 6 atmosfer, hkrati pa zmanjšate njegovo prostornino iz prostornine 2 litra na 1 liter, pri čemer vemo, da je bila začetna temperatura plina 208, 25 ºK.

Rešitev

Nadomestitev z naslednjim izrazom:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

moraš:

Če rešimo za, dobimo, da je T ₂ = 208,25 ºK

Druga vaja

Glede na plin, ki je pod pritiskom 600 mm Hg, s prostornino 670 ml in pri temperaturi 100 ° C, določite, kakšen bo njegov tlak na 473 ° K, če bo pri tej temperaturi prostornina 1500 ml.

Rešitev

Najprej je priporočljivo (in na splošno potrebno) vse podatke pretvoriti v enote mednarodnega sistema. Tako morate:

P ₁ = 600/760 = 0,789473684 atm približno 0,79 atm

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ºK

Nadomestitev z naslednjim izrazom:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

moraš:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Reševanje za P ₂ dobimo:

P ₂ = 0,484210526 približno 0,48 atm

Reference

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Osnove kemije. Barcelona: Uredništvo Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Svet fizikalne kemije.
3. Splošni zakon o plinu. (drugo). Na Wikipediji. Pridobljeno 8. maja 2018 z es.wikipedia.org.
4. Plinski zakoni. (drugo). V Wikipediji. Pridobljeno 8. maja 2018 z en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Kemijska načela. Houghton Mifflin Company.