一般的に見て、ガスは非常に小さな粒子で構成されており、これらの粒子間の相互衝突により、それらの弾性作用の相互作用または間の衝突中に、それらの性質が弾性であるため、連続的に動き続けることがわかりますそれらはそれらを理想気体にします。この耐性と弾性の性質は、その性質と特性に応じて、すべてのガスで異なります。そのようなガスには、窒素、酸素、水素、二酸化炭素、希ガスなどがあります。これらは理想ガスとして分類できます。
PV =nRT
ここで、
P は圧力です
V はボリュームです
n は物質の量です
R は理想気体定数です
理想気体は主にボイルの法則、シャルル/ゲルサックの法則などのいくつかの基本的な規則に従います。これに関連して、理想気体に関連する式も構築されており、PV =nRT として見つかります。ここで、R の値は、8.31 J/mol 度と K の値を持つ普遍気体定数を表します。また、SI 単位では、圧力は N/m2 (パスカル) で表され、体積は立方メートルで表され、温度はケルビン度で表されます。 .
ガス法の問題
質問:常温では、ガスは 4.00 L を占めます。摂氏 440.0 度での体積は?
解決策:
交差乗算形式では、次のようになります:
V1T2 =V2T1
V2 =(V1) [T2 / T1] <—温度をグループ化した方法に注目してください
x =(4.00 L) [(717.0 K) / (273.0 K)]
x =10.50 L
質問:体積が mL から 850 mL に変化すると、気体の温度は 405 °C から 552 °C に変化します。ボリュームの出発点は何ですか?
解決策:
Charles Law を書き、値を代入します:
V1 / T1 =V2 / T2
y / 678 K =850 mL / 725 K
(y) (725 K) =(852 mL) (678 K)
y =850 mL
摂氏という巨大な数値は、273 を足すのを忘れさせるためのものです。計算に使用できるのはケルビン温度のみであることを覚えておいてください。
質問:一定の圧力下で 500 ml の空気の温度が 23°C から 43°C に上昇したとき、体積の増加は何ですか?
解決策:
圧力と量が一定のままであるため、シャルルの法則が適用されます。
V1 / T1 =V2 / T1 または V1 =T1 / T2 × V2
V1/500 =316 / 296 =533.783ml
空気量の増加 =533.783 – 500 =33.783 ml
質問:大気圧下では、2 リットルの気体は 2 リットルの液体に相当します。 550 mm Hg 未満の同じ温度で同じ量の気体の体積は?
解決策:
与えられた V1 =2 リットル
P1 =2 気圧
V2 =?
P2 =550 / 760気圧
使用
P1V1 =P2V2
2 × 2 =550 / 760 × V2
V2 =760 リットル
質問:24°C および 760 mm Hg の場合、6g の He ガスでどのくらいの大きさの風船を満たすことができますか?
解決策:
与えられた、P =760 / 760 気圧、T =297K、w =6g
彼の場合は m =4
PV =w / M RT
=760 / 760 × V =6/4 × 1 × 297
∴ V =445.5 リットル
質問:32g の N2 が 8 リットルの体積を占める温度を計算してください
4.46 気圧
解決策:
w =32g、P =4.46 気圧、V =8 リットル、m =28
ここで、PV =w / M RT (R =0.0821 リットル atm K–1 mol–1)
T =2.563 K
質問:37°C、640 mm の圧力で 400 ml を占める気体の体積は?
解決策:
V2 =400 / 1000 リットル、P2 =640 / 760 気圧、T2 =310K
ＳＴＰ時、Ｖ１＝？ P1=1 気圧、T1=273K
P2V2 / T2 =P1V1 / T1 または V1 =0.8258 リットル
STP での容量 =825.8 ml
質問:直径 42 cm の円筒形バルーンは、10 気圧、37°C のガスを貯蔵するシリンダーから NTP で H2 で満たされます。 NTP では、シリンダーには 3.82 リットルの水を入れることができます。膨らませることができる風船の最大数を決定します。
解決策:
充填する必要のあるバルーン 1 個の体積 =4/3 π (42/2)3 =9.702 リットル
x 個の風船が満たされると、風船が占める H2 の体積 =9.702 × x
また、シリンダーは空ではなく、H2 =3.82 リットルの容積を占めます。
∴ NTP で H2 が占める総体積 =9.702 × x + 3.82 リットル
∴ STP で
P2 =1 気圧 利用可能な H2
V1=9.702 × x + 3.82 P2 =10 気圧
T1 =273 K T2 =310 K
P1V1 / T2 =P2V2 / T2 V2 =3.82 リットル
または 1 × (4.85 1x + 3.82 / 273) =10 × 3.82 / 310 ∴ x =7
質問:0.45 リットルの空のワイヤー ボトルに 40 g のドライアイスを入れて密閉した場合、すべての CO2 が放散され、温度が 35 °C に達した後の最終的な圧力は?
解決策:
w =蒸発して圧力を発生させる 40g の乾燥 CO2
m =44、V =0.45 リットル、P =? T =308K
PV =W / m RT
P × 0.45 =40 / 44 × 0.0821 × 308
P =0.07989 気圧
ボトル内の圧力 =P + 大気圧 =0.07989+ 1 =1.07989 atm
結論
理想気体の法則は適用されません。分子サイズと分子間力が低温、高密度、および非常に高圧で重要になるためです。理想気体の法則は適用されません。重いガス (冷媒) や、水蒸気などの分子間相互作用が大きいガスの場合、理想気体の法則は適用されません。
