気体は固有のエキサイティングな特性を持っているため、物理学を研究する上で価値があります。他の物質とは異なり、気体には特定の形状や体積はありません。与えられたスペースを埋めることができます。利用可能な任意のスペースを埋めることができるガスのこの特性は、分子の急いでの能力によるものです。これは主に、隣接する 2 つのガス分子間の分子間力が弱いために発生します。
ガスのこれらすべての特性は、速度論、普遍的なガス定数など、その活動に関連する複数の側面の発見につながりました。そのすべてと、普遍的なガスの絶え間ない重要性について、さらに詳しく説明します。
ガスとは?
気体は、特定の形状、サイズ、体積を持たない物質の状態として定義されます。また、固体や液体よりも密度が低くなります。気体には独特の特性もあり、興味深い研究対象となっています。
気体の圧縮率
ガスの分子間の分子間空間は巨大です。それでも、この分子間空間は、ガスに圧力がかかると縮小し、ガス分子を近づけます。これにより、気体の圧縮率と呼ばれる気体の体積が効果的に減少します。
温度もガスの量に影響します。温度が下がると、ガスの体積が減少します。温度が低下すると、粒子内で働くエネルギー量も減少します。これにより、ガス分子の動きが減少し、体積が減少します。
ガスの膨張
温度と圧力は、ガスの膨張能力にも影響します。気体に圧力がかかると収縮が起こり、気体は収縮します。対照的に、圧力が引き離されると、気体も膨張します。温度が上昇すると、気体分子はエネルギーを得て急いで体積を増やします。これは、ガス分子間の分子間引力が減少し、ガスが空間を通過するために発生します。
ガスの拡散
ガスの容易な拡散機能により、2 つのガスの均一な混合が促進されます。 2つのガスが混合されると、それらはすぐに別のガスの分子間距離に入ります。ガスは大きな分子間空間を持っているので;
ガスの密度
ガスは巨大な分子間空間のために大きな体積を持っているため、密度が非常に低い理由でもあります.
ガスの圧力負荷能力
ガスはあらゆる方向に圧力をかけることができる唯一の物質です。ガスが密閉容器に保管されると、容器の内壁に圧力がかかります。これは、分子の急速な動きのために起こります。対照的に、固体と液体は同じことはできません。
ガス法
すべてのガスの性質が化学的に同じというわけではありませんが、すべてガスの法則に従います。気体の法則は、圧力、温度、体積、および量に応じて、複数の科学者によって開発されました。これらの法則は、圧力、体積などのガスのいくつかの特性間の関係を確立します。
ボイルの法則 - この法則によれば、ガスの温度と量が一定に保たれている場合、ガスの圧力と体積は互いに反比例します。
シャルルの法則 - この法則によれば、体積が一定の場合、ガスの特定の質量の圧力は温度変化によって直接変化します。
アボガドロの法則 - この法則によれば、特定の温度と圧力の条件下では、同じ体積のさまざまなガスが同じ数の分子を持っています。アボガドロ数の値は 6.02214076 × 1023 です。
ゲイ・リュサックの法則 - この法則によれば、特定の質量のガスによって特定の体積に加えられる圧力は、維持される温度によって直接変化します。
理想気体の法則 - この法則によれば、圧力、温度、体積は次の関係で相互に関連しています。 pV=nRT (p=圧力、v=体積、n=気体のモル数 R=気体法則定数、T=絶対温度)。
普遍気体方程式と普遍気体定数
普遍的な気体の方程式は、簡単に言えば、上記のすべての気体の法則の融合として定義できます。圧力、体積、温度などの気体の特性はすべて相互に関連しています。ロバート・ボイルが最初にこれを研究しました。ボイルの法則によれば、PV =一定です。
チャールズの法則によれば、V/T=定数です。
これら 2 つの法則を組み合わせると、PV/T =定数になります。
この法則の定数は、R として指定された普遍気体定数として記述されています。これは、安定 =nR であり、n は気体のモル数です。
したがって、ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則を組み合わせると、次の普遍気体方程式を導き出すことができます。
pV=nRT。ここで、R は普遍気体定数です。
派生:
V=nRT/P
PV=nRTとも言えます。
R=PV (nT)-1 ______A
P=圧力、V=体積、n=モル数、T=絶対温度、R=普遍気体定数。
体積の次元公式によると、V=[M0 L3 T0]_____ 1
温度の次元式は [M0 L0 T0 K1]_____2
圧力 =力 x (面積)-1
すると、質量×加速度×[面積]-1=[M]×[L1 T-2]×[L2]-1
したがって、圧力の次元式は [M1 L-1 T-2]_____3
です。式 A に 1、2、3 を代入すると、
R=[M1 L-1 T-2] × [M0 L3 T0] × [M0 L0 T0 K1]-1 =[M1 L2 T-2 K-1].
したがって、普遍気体定数の次元式は [M1 L2 T-2 K-1] です。
普遍気体定数の次元式:
R=[M1 L2 T–2 K–1].
R の値は 0.0821 リットル/k mol です。
結論
普遍的なガス定数の重要性は、ガスの不可欠な側面を理解する上で不可欠です。ガスが持つ本質的な特性と、ガスの測定特性も示しています。気体の法則は、気体と体積、圧力などの他の特性との間の主要な関係を支配するため、普遍的な気体定数を調べる前にそれらを理解することが非常に重要です。
それとは別に、トピックについて明確なアイデアを得るために、普遍的なガス定数のメモを調べることもできます.
