Den idealiska gaslagen är en matematisk ekvation som du kan använda för att lösa problem som rör temperaturen, volymen och trycket på gaser. Även om ekvationen är en approximation är den mycket bra och den är användbar för ett brett spektrum av förhållanden. Den använder två nära besläktade former som redovisar mängden gas på olika sätt.
TL; DR (för lång; läste inte).
Den ideala gaslagen är PV \u003d nRT där P \u003d tryck, V \u003d volym, n \u003d antal mol gas, T är temperatur och R är en proportionalitetskonstant, vanligtvis 8,314. Ekvationen låter dig lösa praktiska problem med gaser.
Real vs. Ideal Gas
Du hanterar gaser i vardagen, till exempel luften du andas in, helium i en festballong eller metan, " naturgas "du använder för att laga mat. Dessa ämnen har mycket lika egenskaper gemensamt, inklusive hur de reagerar på tryck och värme. Men vid mycket låga temperaturer förvandlas de flesta verkliga gaser till vätska. En idealisk gas, till jämförelse, är mer en användbar abstrakt idé än en verklig substans; till exempel, en idealisk gas förvandlas aldrig till vätska, och det är ingen gräns för dess komprimerbarhet. De flesta verkliga gaser är dock tillräckligt nära en idealisk gas för att du kan använda Ideal Gas-lagen för att lösa många praktiska problem.
Volym, temperatur, tryck och mängd. volym på ena sidan av lika tecken och mängd och temperatur på den andra. Detta betyder att produkten från trycket och volymen förblir proportionell mot produkten av mängden och temperaturen. Om du till exempel ökar temperaturen på 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.
Ideal Gas and Absolute Temperature
För att använda Ideal Gas-lagen korrekt måste du använda absoluta temperaturenheter. Grader Celsius och Fahrenheit fungerar inte eftersom de kan gå till negativa siffror. Negativa temperaturer i Ideal Gas-lagen ger dig negativt tryck eller volym, som inte kan existera. Använd istället Kelvin-skalan, som börjar med absolut noll. Om du arbetar med engelska enheter och vill ha en Fahrenheit-relaterad skala, använd Rankine-skalan, som också börjar med absolut noll.
Equation Form I
Den första vanliga formen för Ideal Gas-ekvationen är, PV \u003d nRT, där P är tryck, V är volym, n är antalet mol gas, R är en proportionalitetskonstant, typiskt 8.314, och T är temperatur. För det metriska systemet, använd pascaler för tryck, kubikmeter för volym och Kelvin 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 den? Ta PV \u003d nRT och dela båda sidor med P, lämna V i sig själv på vänster sida. Ekvationen blir V \u003d nRT ÷ P. En mol (n) gånger 8.314 (R) gånger 300 kelvin (T) dividerat med 101.000 pascaler (P) ger 0,0247 kubikmeter volym, eller 24,7 liter.
Equation Form II
I naturvetenskapsklasser är en annan vanlig vanlig Gas-ekvationsform som du ser PV \u003d NkT. Det stora "N" är antalet partiklar (molekyler eller atomer), och k är en Boltzmanns konstant, ett nummer som låter dig använda antalet partiklar istället för mol. Observera att för helium och andra ädla gaser 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> kvävemolekyler. Om du sänker temperaturen till ett benkylande 200 kelvin, vad är trycket på gasen i tanken? Ta PV \u003d NkT och dela båda sidor med V och lämna P av sig själv. Ekvationen blir P \u003d NkT ÷ V. Multiplicera 10 23 molekyler (N) med Boltzmanns konstant (1,38 x 10 -23), multiplicera med 200 kelvin (T) och dela sedan med 0,001 kubikmeter (1 liter) ) för att få trycket: 276 kilopascals.
