ガスは急速に動く粒子の集まりです。粒子は常に一定の衝突状態にあります。気体は、それを含むものの形をとります。理想気体は粒子間の相互作用がなく、理想気体の法則にも従います。この概念の重要性は、化学および工学計算の分析に使用されることです。
理想気体の法則は次のように述べています。ガスのモル数と温度であり、圧力に反比例します。理想気体の例には、窒素、酸素、水素、および希ガスが含まれます。理想気体の法則の主な用途は、生成または消費される気体の量を計算することです。
理想気体の紹介
理想気体は、粒子間の相互作用がゼロの気体の理論的概念です。粒子間の弾性衝突のみが発生します。完全気体の法則に完全に従います。内部の運動エネルギーは、温度が上昇したり圧力が低下したりしない限り、乱されずに保たれます。すべての粒子には静止質量があります。総量とNo.粒子の数は、システムに比べて無視できます。
IUPAC によると、1 モルの理想気体は、温度 273.15 K、圧力 10⁵ Pa で 22.7 リットルの体積になります。理想気体の概念は、化学および工学計算で他の気体を分析するために使用されます。理想気体に関連する変数は、主に圧力、体積、温度です。
理想気体の法則のアイデアは、他の 3 つの気体の法則 (ボイルの法則、チャールズの法則、アボガドロの法則) を組み合わせて得られました。理想気体の例には、窒素、酸素、水素、希ガスなどがあります。
理想気体の法則
理想気体の法則によると、理想気体の体積は正比例します。モル数と温度に比例し、圧力に反比例します。この法則は、以前の 3 つの気体法則を組み合わせることによって得られました。理想気体の法則は、個々の気体だけに適用されるわけではありません。混合ガスにも適用できます。
ボイルの法則
この法則は、気体の圧力が気体の体積に間接的に比例することを示唆しています。これは次のように表すことができます:
V ∝ 1/P
シャルルの法則
この法則は、圧力が一定であると仮定すると、気体の体積は気体の温度に方向的に比例することを示唆しています。これは次のように表すことができます:
V∝T
アボガドロの法則
この法則は、気体の体積が粒子のモル数 (気体の量) に正比例することを示唆しており、次のように表すことができます。
V∝n
これら 3 つの方程式を組み合わせると、
V ∝ nT/P
V =nRT/P
そして最後に
PV =nRT
ここで、
P=絶対圧
V=ガスの量
n=ガスの量
T=温度、および
R=普遍気体定数 =8.3145 ジュール/モル/K
定数 R は、単位が異なれば値も異なります。そのため、計算が行われるときは、R の値が、問題の他のデータを表す同じ単位であることを常に確認する必要があります。
理想気体と理想気体の法則の限界
- この概念は、高温および低圧でのみ適用できます。
- 低温高圧では、気体分子はほとんど空間を持たず、より多く相互作用します。
- 理想気体とは異なり、実在気体には分子相互作用があります。
結論
理想気体は、粒子間の相互作用がゼロの気体の理論的概念です。粒子間に弾性衝突があります。理想気体の法則に完全に従います。
理想気体に関連する変数は、主に圧力、体積、および温度です。理想気体の法則のアイデアは、他の 3 つの気体の法則 (ボイルの法則、チャールズの法則、アボガドロの法則) を組み合わせて得られました。ただし、気体は自然界に理想的な形で存在しないため、理想気体の法則は正確ではありません。これは、理想気体の法則を適用するための前提条件です。天然ガスには分子相互作用があり、ガスの原子間の衝突は完全に弾性的ではありません。ただし、エンジニアリングおよび化学アプリケーションで他のガスを分析するために使用できます。
