理想気体の法則|化学

理想気体の法則のコアコンセプト

このチュートリアルでは、理想気体の法則式がどのように導き出され、どのように使用するかを学習します。また、理想気体を定義するもの、理想気体定数とは何か、理想気体の法則の単位、理想気体を呼び出すためにどのような仮定を行うか (理想気体の特性) についても学習します。

理想気体の法則は、理想気体を記述する状態方程式です。この状態方程式は、気体の圧力、体積、温度、および質量に関連しており、気体が理想的な状態でどのように振る舞うかを記述するのに非常に役立ちます。これは、気体の最も一般的な状態方程式です。

その他のいくつかの注目すべきものは、ファンデルワールスとビリアルの状態方程式で、どちらも非理想の気体の状態を記述します。州。詳細については、ファンデルワールスの方程式に関する記事をご覧ください。

理想気体方程式は、ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則、およびゲイリュサックの法則の組み合わせとして、1834 年にブノワポールエミールクラペイロンによって最初に述べられました。クラペイトンはフランスのエンジニアであり、熱力学の創始者の 1 人です。

気体は、無作為に互いに衝突し続ける多数の粒子で構成されています。気体の挙動をモデル化して予測するために、理想気体の概念が作成されました。気体が理想的であるためには、いくつかの仮定を行う必要があります。これらは、理想的な気体の特性と見なすこともできます .

<オール>

まず、ガス粒子の体積は無視できると仮定します。これは、コンテナの体積がガス粒子の体積よりもはるかに大きいことを意味します。

2 つ目の仮定は、ガス粒子は同じサイズであり、他のガス粒子と分子間力を持たないというものです。

第 3 に、ガス粒子はニュートンの運動の法則に従ってランダムに移動すると仮定します。

最後に、すべての衝突は完全に弾性的であり、エネルギー損失がないと仮定します。これは、ガス粒子と壁の間の衝突がエネルギーを失わず、一定の圧力をかけることを意味します。

完全に理想的な気体はありませんが、ほとんどの気体は室温で十分に近く、ほぼ理想的です。

3 つの基本的な気体の法則、シャルルの法則、アボガドロの法則、ボイルの法則を考慮すると、気体の圧力、体積、温度、およびモル数の間の関係を作成できます。それぞれの方程式を組み合わせて、理想気体の法則方程式を導き出すことができます。

この比例性は気体のすべての状態変化を考慮に入れるため、理想気体では一定になります。この定数は、理想気体定数として知られています、または普遍気体定数であり、値は .ラベル付けされたこの定数をプラグインできます、理想気体の法則を導出する方程式に、 .

次の単位は、SI 単位 (国際単位系) が使用される場合、理想気体の法則式で使用されます。

パスカルと立方メートルの代わりに、リットルと大気圧を使用している場合は、次のようになります。

<オール>

エタノールとメタノールの混合物を酸素中で燃焼させ、35 cm の CO₂ を生成します H₂ 55 cm O. 完全燃焼が発生し、両方の生成物の体積が 101 kPa および 120 ℃ で測定されます。混合物中のエタノールとメタノールのモル比は?

a) エタノール:メタノールの比率を 1:3 とする。すると、エタノール反応の3倍のメタノール反応が起こります。したがって、メタノール製品はエタノール製品の 3 倍になります。

b) 比率を 2:3 とします。

c) 比率を 3:2 とする。

d) 比率を 3:1 とする

これらの値から、オプション (d) は前に計算したモル比と同じであることがわかり、したがってオプション (d) が正解です。