条件が正常な場合、すべてのガスは通常、同じ挙動を示します。しかし、圧力、温度、体積などの体の状態がわずかに変化すると、これは偏差を示します。この気体の振る舞いを分析するのが気体の法則です。気体の圧力、体積、温度などの柔軟な条件は、その本質を示しています。これが、ガスの法則がこれらの変数間の関係である理由です。
気体の法則は、特定の気体の圧力、体積、および温度の間の関係を示します。個々の気体法則は以下のとおりです:
- ボイルの法則:圧力と気体の体積の関係を説明しています。
- シャルルの法則:気体が占める体積と絶対温度との関係を説明しています。
- Gay-Lussac の法則:ガスが容器の壁に及ぼす圧力と、ガスに関連する絶対温度との関係を表しています。
- アボガドロの法則:気体が占める体積と気体物質の量との関係を説明しています。
結合気体の法則 (または理想気体の法則) は、上記の 4 つの法則を組み合わせることによって得られます。これらの法則はすべて、理想気体に対してのみ有効です。つまり、気体の法則に従う気体を理想気体と呼ぶことができます。
ボイルの法則
一定温度での特定のモルのガスの場合、特定のガスの圧力はそのガスの体積に反比例します。
V ∝ 1/P
PV =K1
どこで、
V はガスの体積です
P はガスの圧力です
K1 は定数です
別の形式では、P1V1 =P2V2
と書くことができます。ここ。 P1 は初期圧力、V1 は初期体積、P2 は最終圧力、V2 は最終体積です。
シャルルの法則
これは、一定の圧力で与えられた気体の質量の体積と温度を関連付けます。
陳述:「一定の圧力で一定量の気体の体積は、その絶対温度によって変化します。」
数学的には、次のように言えます-
V∝T
または V =KT
または V/T =K =定数
または、V1 / T1 =V2 / T2 と書くこともできます
ここでは、温度はケルビンです。これは温度の絶対スケールと呼ばれます。この温度スケールは、英国の物理学者で数学者の Lord Kelvin によって導入されました。 スケールの下限は絶対零度と呼ばれ、-273°C に相当します。絶対零度または-273°Cでは、気体の分子運動が停止し、気体の体積はゼロになります。気体は液体または固体になります。したがって、 絶対ゼロ 気体の状態で物質が存在しない温度です。温度は常に、摂氏で表された温度に 273 を加算することによって得られます。
数学的には、K =(ºC+273)
この温度の絶対スケールは、気体の法則で使用されます。
ゲイ・リュサックの法則
これは、一定の体積で与えられたガスの質量の圧力と絶対温度を関連付けます。
説明:ボリュームは一定のままです。気体の特定の質量の圧力は、温度が 1 度変化するごとに、0°C での圧力の 1273 だけ増減します。
P=P0(1+t273)
または P=P0(273+t273)
または P=P0(TT0)
または PT=P0T0
または PT=一定
一定の体積では、与えられた量のガスの圧力は絶対温度に正比例します。
アボガドロの法則
ステートメント:同一の温度と圧力の条件下では、すべてのガスの等量に等量の分子が含まれます。
STP では、1 モルのガス (6.0231023) 分子が 22.4L の体積を占めます。
特定の温度と圧力でのガスのモル体積は、特定の定数です。摂取したガスとは無関係です。
したがって、V∝n（一定の温度と圧力で）と書くことができます
または V1n1=v2n2
SATP (標準周囲温度と圧力) では、25°C と 1 バールの圧力、モル体積 =24800ml を意味します。
理想気体方程式
一般気体方程式とも呼ばれる理想気体の法則は、仮想理想気体の状態を表します。この式は、さまざまな条件下での多くのガスの挙動を適切に近似したものですが、いくつかの制限があります。理想気体の法則は、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。これは、経験的なアボガドロの法則、ボイルの法則、シャルルの法則、およびゲイ リュサックの法則を組み合わせたものです。理想気体の法則は、以下に述べるように経験的な形でも書かれています:
PV=nRT
ここで、P=圧力
V=ボリューム
n=モル数
R=理想気体定数
理想的なガス定数はすべてのガスで同じですが、使用されている単位によって異なります。最も一般的な式は R =0.0821 (L*atm/mol*K) です または 'R=8.31 (J/mol*K)。
結論
上記の気体規則は、変化する温度、圧力、およびマグニチュードに伴う気体のさまざまな気体特性を示しています。 17 世紀初頭に作成されたガス法は、科学者がガスに関して体積、量、圧力、および温度を決定するのを支援するために整備されました。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。そして、アボガドロ法は、ガスの価格が上がるとガスの量が増えることを教えてくれます.適切な気体の法則は、3 つの単純な気体の法則の組み合わせです。
