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ヴァンダーワールスのガス方程式をどのように証明しますか?

ファンデルワールス方程式は、数学的定理が証明されているのと同じように「証明」されていません。それはモデルです それは、理想的なガス法から逸脱する実際のガスの挙動を捉えようとします。それは物理的推論に基づいた理想的なガス法の調整から派生しています 分子間力と有限量のガス分子について。

ファンデルワールス方程式の導出方法は次のとおりです。

1。理想的なガス法の修正:

* 理想的なガス法: pv =nrt

*分子間の力がないと仮定し、分子には容積が無視できます。

* 実際のガス偏差:

* 分子間力: 分子間の引力は、容器の壁に及ぼす圧力を減らします。

* 有限ボリューム: 分子自体はスペースを占有し、ガスで利用可能な量を減らします。

2。修正の組み込み:

* 圧力補正: 分子間の引力は、容器の壁に及ぼす圧力を減らします。 圧力に用語を追加することにより、これを説明します。

* p =p ' + a(n/v)² どこ:

* P 'は、容器内で測定される圧力です

* Aは、ガスの分子間力の強度に依存する定数です

* nはガスのモル数です

* vはガスの容積です

* ボリューム補正: 分子の有限量は、ガスで利用可能な実際の体積を減らします。ボリュームから修正項を差し引くことにより、これを説明します。

* v '=v -nb どこ:

* v 'はガスが利用できる有効なボリュームです

* Bはモルあたりの除外されたボリュームを表す定数です

3。ファンデルワールス方程式:

これらの修正を理想的なガス法に置き換えることにより、ファンデルワールス方程式を取得します。

(p + a(n/v)²)(v -nb)=nrt

van der waals方程式に関する重要なポイント:

* 経験的: 方程式は経験的です。つまり、理想的なガス法の観察と調整に基づいています。

* 近似: 特に分子間の力と有限容積がより重要になる高圧と低い温度で、理想的なガス法よりも実際のガスのより良い近似を提供します。

* 定数: 定数「A」と「B」は各ガスに固有であり、分子間力の強度と分子のサイズをそれぞれ反映しています。

要約すると、van der waals方程式は厳密な数学的な意味では証明されていません。代わりに、それは理想的なガス法の精度を改善するために実際のガス行動に関する物理的仮定を組み込んだモデルです。

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