ガス法は 17 世紀に発効し、研究者がガスを扱う際に量、量、圧力、および温度を決定するのに役立ちました。主な気体の法則には、シャルルの法則、ボイルの法則、アボガドロの法則の 3 つがあります (これらはすべて集合的に一般気体方程式と理想気体の法則になります)。
ガス法
圧力、温度、体積、ガスの量などのすべての量の間の関係は、3 つの基本的なガスの法則から導き出されます。ボイルの法則は、圧力が低下すると気体の体積が増加することを示しています。シャルルの法則は、温度が上昇すると気体の体積が増加することを示しています。最後に、アボガドロの法則は、ガスの体積が増加すると、ガスの量も増加すると述べています。これで、3 つの基本的な気体の法則を組み合わせた結果を使用して、理想気体の法則を導き出すことができます。
理想ガス
理想気体は、完全気体は、4 つの気体変数、つまり圧力 (P)、体積 (V)、気体の量 (n)、および温度 (T) の間の関係を決定するのに役立つ理論的な物質であると述べています。留意すべき点がいくつかあります。ガスもあまりスペースを取りません。この理想的なガス移動は、ある場所から移動します。直線、ランダム、および円である方向にのみ移動できます。ガス粒子には力がありません。一部の粒子は、互いに弾性的に衝突し、容器の壁とのみ衝突します。
リアルガス
実在気体は実体積を持ち、弾性粒子の衝突を伴います。これらの引力が粒子を引き付けるからです。この相互作用により、実在気体の体積は理想気体の体積よりもはるかに大きくなります。また、実在気体の圧力は理想気体の圧力よりも低くなります。これらのガスは、圧力が低く、温度が非常に高いため、理想的なガスの挙動を示す傾向があります。
圧縮係数 (Z) は、実際の気体が理想気体の挙動とどの程度異なるかを示します:
Z =PV / nRT 気体の法則 (1)
理想気体の場合、Z=1。実在気体の場合、 Z≠1
ボイルの法則
ロバート・ボイルは、圧力 (P) と体積 (V) の関係を 1662 年に確立しました (温度 (T) とガス量 (n) は一定のままであると考えています):
P ∝ 1/V → PV =x 気体の法則 (2 )
ここで、x は定数であり、特定の温度で存在するガスの量に応じて変化します。
圧力は体積に反比例します
方程式の別の形式が問題を解決するのに役立つと仮定すると (2 組の状況があり、両方の定数が互いに設定されていると言えます)、次のようになります。
P 1 V 1 =P 2 V 2
質問 :4.500 atm を含む 17.50 mL のガスサンプルが与えられた場合。圧力が 1.500 気圧に増加し、ガスの量と温度が一定のままである場合、体積はいくらですか?
V 2 =P 1 V 1 /P 2
=4.500 気圧 X 17.50 mL / 1.500 気圧。ガス法 (5)
=52.50 ml ガス法 (6)
シャルルの法則
フランスの物理学者ジャック シャルルは 1787 年に、温度 (T) と体積 (V) の関係を発見しました [圧力 (P) とガスの量 (n) が一定であると仮定して]:
V 1 / T 1 =V 2 / T 2
ここで、y はガスの量と圧力に依存する定数です。したがって、体積は温度に正比例します。次の式では、2 つの条件を仮定します。両方の定数を互いに設定すると、問題の解決に役立ちます:
V1T2 =V2T1
質問 :ポンプ内の二酸化炭素のサンプルが摂氏 40.0 度で 20.5 mL の場合。ガスと圧力は一定のままで、温度が摂氏 65.0 度まで上昇した場合、ポンプ内の二酸化炭素の新しい量が決定されます。
V2 =V1。 T2 / T1
=20.50 ml (60 + 273.15 K) / 40 + 273.15 K
=22.1ml
アボガドロの法則
アメデオ アボガドロは 1811 年に、ガスの量 (n) と体積 (V) (温度 (T) と圧力 (P) が一定であると仮定して) の関係を決定する際のゲイ リュサックの問題を修正しました。
V は n に正比例します
ここで、z は圧力と温度に依存する定数になります。
- ボリューム (V) はガス (n) の量に正比例します
2 つの条件セットがあることがわかります。両方の定数を相互に設定すると、問題の解決に役立ちます。
V1/n1 =z =V2 / n2
結論
条件が正常な場合、すべてのガスは同じように振る舞います。ただし、圧力、温度、体積などの物理的パラメーターがわずかに変化しただけでも発散が生じます。気体の法則は、気体の挙動を研究するために使用されます。圧力、体積、温度などの気体の状態変数は、気体の本質を反映しています。
