Den ideala gaslagen är en matematisk ekvation som du kan använda för att lösa problem som rör gasens temperatur, volym och tryck. Även om ekvationen är en approximation är den mycket bra, och den är användbar för ett brett spektrum av förhållanden. Det använder två närbesläktade former som står för gasens mängd på olika sätt.
TL; DR (för länge, läste inte)
Den ideella gaslagen är PV = nRT , där P = tryck, V = volym, n = antal moler gas, T är temperatur och R är en proportionalitetskonstant, vanligen 8,314. I ekvationen kan du lösa praktiska problem med gaser.
Real vs Ideal Gas
Du hanterar gaser i vardagen, till exempel luften du andas, heliumet i en ballong eller metan , den "naturgas" du använder för att laga mat. Dessa substanser har mycket liknande egenskaper gemensamt, inklusive de sätt de svarar på tryck och värme. Men vid mycket låga temperaturer blir de flesta verkliga gaserna flytande. En idealisk gas är i jämförelse en mer användbar abstrakt idé än en verklig substans; till exempel blir en idealisk gas aldrig till vätska, och det finns ingen gräns för dess kompressibilitet. De flesta verkliga gaserna är dock tillräckligt nära en idealisk gas som du kan använda idealgaslagen för att lösa många praktiska problem.
Volym, Temperatur, Tryck och Mängd
Ideal Gas Gas Equations har tryck och volym på den ena sidan av jämntecknet och mängden och temperaturen på den andra. Detta betyder att trycket och volymen är proportionella med produkten av mängden och temperaturen. Om du till exempel ökar temperaturen för en fast mängd gas i en fast volym, måste trycket också öka. Eller, om du håller trycket konstant, måste gasen expandera till en större volym.
Idealisk gas och absolut temperatur
För att använda den perfekta gaslagen korrekt måste du använda absoluta temperaturenheter . Grader Celsius och Fahrenheit kommer inte fungera eftersom de kan gå till negativa siffror. Negativa temperaturer i Ideal Gas Law ger dig negativt tryck eller volym, vilket inte kan existera. Använd istället Kelvin-skalan, som börjar vid absolut noll. Om du arbetar med engelska enheter och vill ha en Fahrenheit-relaterad skala, använd Rankine-skalan, som också börjar med absolut noll.
Ekvationsform I
Den första gemensamma formen av Ideal Gas-ekvationen är, PV = nRT, där P är tryck, V är volym, n är antalet moler gas, R är en proportionalitetskonstant, typiskt 8,314 och T är temperatur. För metriskt system, använd pascals för tryck, kubikmeter för volym och Kelvins för temperatur. För att ta ett exempel är 1 mol heliumgas vid 300 Kelvin (rumstemperatur) under 101 kilopascaler av tryck (havsnivåtryck). Hur mycket volym upptar det? Ta PV = nRT och dela båda sidor av P, lämnar V i sig själv på vänster sida. Ekvationen blir V = nRT ÷ P. En mol (n) gånger 8.314 (R) gånger 300 Kelvins (T) dividerad med 101 000 pascals (P) ger 0,0247 kubikmeter volym, eller 24,7 liter.
ekvation Form II
I vetenskapsklasser är en annan vanlig Ideal Gas Equation-form som du ser är PV = NkT. Den stora "N" är antal partiklar (molekyler eller atomer) och k är en Boltzmann konstant, ett tal som låter dig använda antalet partiklar istället för mol. Observera att för helium och andra ädelgaser använder du atomer; För alla andra gaser, använd molekyler. Använd denna ekvation på ungefär samma sätt som den föregående. Till exempel innehåller en 1-liters tank 10 23 molekyler kväve. Om du sänker temperaturen till en benkylande 200 Kelvin, vad är gasens tryck i tanken? Ta PV = NkT och dela båda sidor av V, lämnar P av sig själv. Ekvationen blir P = NkT ÷ V. Multiplicera 10 23 molekyler (N) av Boltzmanns konstant (1,38 x 10 -23), multiplicera med 200 Kelvin (T) och dela sedan med 0,001 kubikmeter ) för att få trycket: 276 kilopascals.
