Legea generală a formulelor de gaze, aplicații și exerciții rezolvate

legea generală a gazelor este rezultatul combinării legii Boyle-Mariotte, legii lui Charles și legii Gay-Lussac; de fapt, aceste trei legi pot fi considerate cazuri particulare ale dreptului general al gazelor. La rândul său, legea generală a gazelor poate fi considerată o particularizare a legii gazelor ideale.

Legea generală a gazelor stabilește o relație între volumul, presiunea și temperatura unui gaz. Astfel, se afirmă că un gaz, produsul dintre presiunea de volumul ocupat împărțit la temperatura la care este întotdeauna constantă.

Gazele sunt prezente în diferite procese ale naturii și într-o multitudine de aplicații industriale, precum și în viața cotidiană. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că legea generală a gazelor are aplicații multiple și diverse.

De exemplu, această lege permite explicarea funcționării diferitelor dispozitive mecanice, cum ar fi aparate de aer condiționat și frigidere, funcționarea baloane, și chiar pot fi folosite pentru a explica procesele de formare a norilor.

index

• 1 Formule
  • 1.1 Legea lui Boyle-Mariotte, legea lui Charles și legea lui Gay-Lussac
  • 1.2 Legea gazelor ideale
• 2 Aplicații
• 3 Exerciții rezolvate
  • 3.1 Primul exercițiu
  • 3.2 Al doilea exercițiu
• 4 Referințe

formulele

Formularea matematică a legii este după cum urmează:

P ∙ V / T = K

În această expresie P este presiunea, T reprezintă temperatura (în grade Kelvin), V este volumul gazului și K reprezintă o valoare constantă.

Expresia anterioară poate fi înlocuită cu următoarea:

P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

Această ultimă ecuație este destul de util pentru a studia schimbările care gazele atunci când modificate una sau două dintre variabilele termodinamice (presiune, temperatură și volum).

Legea lui Boyle-Mariotte, legea lui Charles și legea lui Gay-Lussac

Fiecare dintre legile menționate mai sus se referă la două variabile termodinamice, în cazul în care a treia variabilă rămâne constantă.

Legea lui Charles afirmă că volumul și temperatura sunt direct proporționale atâta timp cât presiunea rămâne neschimbată. Expresia matematică a acestei legi este după cum urmează:

V = K₂ ∙ T

Pe de altă parte, Legea lui Boyle stabilește că presiunea și volumul au o relație de proporționalitate inversă atunci când temperatura rămâne constantă. Legea lui Boyle este rezumată matematic după cum urmează:

P ∙ V = K₁

În cele din urmă, legea Gay-Lussac afirmă că temperatura și presiunea sunt direct proporționale cu cazurile în care volumul gazului nu se schimbă. Din punct de vedere matematic, legea este exprimată după cum urmează:

P = K₃ ∙ T

În expresia K menționată₁, K₂ și K₃ Ele reprezintă constante diferite.

Legea gazelor ideale

Legea generală a gazelor poate fi obținută din legea gazelor ideale. Legea gazelor ideale este ecuația de stare a unui gaz ideal.

Un gaz ideal este un gaz ipotetic alcătuit din particule cu caracter punctual. Moleculele acestor gaze nu exercită o forță gravitatională una cu cealaltă și șocurile lor se caracterizează prin faptul că sunt total elastice. În acest fel, valoarea energiei sale cinetice este direct proporțională cu temperatura sa.

Gazele reale a căror comportare seamănă cu cea a gazelor ideale sunt gazele monatomice atunci când acestea sunt la presiuni scăzute și temperaturi ridicate.

Expresia matematică a legii gazelor ideale este următoarea:

P ∙ V ∙ n ∙ R ∙ T

Această ecuație n este numărul de moli și R este constanta universală a gazelor a cărui valoare este de 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

aplicații

Atât legea gazelor combinate și legile Boyle, Charles și Gay-Lussac pot fi găsite în multe fenomene fizice. În mod similar, ele servesc pentru a explica funcționarea a numeroase și variate dispozitive mecanice de viață de zi cu zi.

De exemplu, într-un aragaz sub presiune puteți observa legea lui Gay Lussac. În vas, volumul rămâne constant, astfel încât, dacă temperatura gazelor care se acumulează în el crește, presiunea internă a vasului crește, de asemenea.

Un alt exemplu interesant este balonul cu aer cald. Funcționarea sa se bazează pe Legea lui Charles. Deoarece presiunea atmosferică poate fi considerată practic constantă, ceea ce se întâmplă atunci când gazul care umple balonul este încălzit este că volumul pe care îl ocupă crește; astfel densitatea sa este redusă și balonul poate urca.

Exerciții rezolvate

Primul exercițiu

Se determină temperatura finală a gazului a cărui presiune inițială de 3 atmosfere este îndoit la o presiune de 6 atmosfere, în timp ce volumul său este redus de la un volum de 2 litri la 1 litru, cunoscând temperatura inițială a gazului a fost de 208, 25 șK.

soluție

Înlocuindu-se în următoarea expresie:

P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

trebuie să:

3 ∙ 2 / 208,25 = 6 ∙ 1 / T₂

Ștergeți, ajungeți la asta T₂ = 208,25 K

Al doilea exercițiu

Având în vedere un gaz supus unei presiuni de 600 mm Hg, ocupând un volum de 670 ml și la o temperatură de 100 ° C, determinați ce presiune va fi la 473 ° K dacă la această temperatură ocupă un volum de 1500 ml.

soluție

În primul rând, este recomandabil (și, în general, necesar) transformarea tuturor datelor în unități ale sistemului internațional. Deci, trebuie:

P₁ = 600/760 = 0,789473684 atm aproximativ 0,79 atm

V₁ = 0,67 l

T₁ = 373 K

P₂ = ?

V₂ = 1,5 l

T₂ = 473 K

Înlocuindu-se în următoarea expresie:

P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

trebuie să:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P₂ ∙ 1,5 / 473

Ștergerea P₂ ajungeți la:

P₂ = 0,484210526 aproximativ 0,48 atm

referințe

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003).Fundamentele chimiei. Barcelona: Editorial Ariel, S.A.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed.Lumea Chimiei Fizice.
3. Legea generală privind gazul. (N.d.). În Wikipedia. Adus pe 8 mai 2018 de la es.wikipedia.org.
4. Legislația privind gazele. (N.d.). În Wikipedia. Adus pe 8 mai 2018, de la en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998).Principiile chimice. Compania Houghton Mifflin.