Algemene wet van gassenformules, toepassingen en opgeloste oefeningen

de algemene wet van gassen is het resultaat van het combineren van de wet van Boyle-Mariotte, de wet van Charles en de wet van Gay-Lussac; in feite kunnen deze drie wetten worden beschouwd als specifieke gevallen van de algemene wet van gassen. Op zijn beurt kan de algemene wet van gassen worden beschouwd als een verbijzondering van de wet van ideale gassen.

De algemene wet van gassen bepaalt een relatie tussen het volume, de druk en de temperatuur van een gas. Op deze manier stelt hij dat, gegeven een gas, het product van zijn druk door het volume dat het inneemt gedeeld door de temperatuur waarbij het altijd constant blijft.

Gassen zijn aanwezig in verschillende processen van de natuur en in een groot aantal industriële en dagelijkse toepassingen. Daarom is het niet verrassend dat de algemene wet van gassen meerdere en verschillende toepassingen heeft.

Deze wet maakt het bijvoorbeeld mogelijk de werking van verschillende mechanische apparaten, zoals airconditioners en koelkasten, de werking van luchtballonnen uit te leggen en kan zelfs worden gebruikt om de formatieprocessen van wolken te verklaren..

index

• 1 Formules
  • 1.1 De wet van Boyle-Mariotte, de wet van Charles en de wet van Gay-Lussac
  • 1.2 Wet van ideale gassen
• 2 toepassingen
• 3 Oefeningen opgelost
  • 3.1 Eerste oefening
  • 3.2 Tweede oefening
• 4 Referenties

formules

De wiskundige formulering van de wet is als volgt:

P ∙ V / T = K

In deze uitdrukking is P de druk, T staat voor de temperatuur (in graden Kelvin), V is het volume van het gas en K staat voor een constante waarde.

De vorige uitdrukking kan worden vervangen door de volgende:

P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

Deze laatste vergelijking is best nuttig om de veranderingen die gassen ondergaan te bestuderen wanneer een of twee van de thermodynamische variabelen (druk, temperatuur en volume) worden gewijzigd..

De wet van Boyle-Mariotte, de wet van Charles en de wet van Gay-Lussac

Elk van de bovengenoemde wetten relateert twee van de thermodynamische variabelen, in het geval dat de derde variabele constant blijft.

Charles's wet stelt dat volume en temperatuur recht evenredig zijn zolang de druk ongewijzigd blijft. De wiskundige uitdrukking van deze wet is de volgende:

V = K₂ ∙ T

Aan de andere kant stelt de wet van Boyle vast dat druk en volume een verhouding van omgekeerde evenredigheid ten opzichte van elkaar hebben wanneer de temperatuur constant blijft. De wet van Boyle is wiskundig als volgt samengevat:

P ∙ V = K₁

Ten slotte stelt de wet van Gay-Lussac dat temperatuur en druk recht evenredig zijn met gevallen waarin het volume van het gas niet verandert. Wiskundig gezien wordt de wet als volgt uitgedrukt:

P = K₃ ∙ T

In de K-uitdrukking₁, K₂ en K₃ ze vertegenwoordigen verschillende constanten.

Wet van ideale gassen

De algemene wet van gassen kan worden verkregen uit de wet van ideale gassen. De wet van ideale gassen is de toestandvergelijking van een ideaal gas.

Een ideaal gas is een hypothetisch gas gevormd door deeltjes met een punctueel karakter. De moleculen van deze gassen oefenen geen enkele zwaartekracht met elkaar uit en hun schokken worden gekenmerkt door volledig elastisch te zijn. Op deze manier is de waarde van zijn kinetische energie recht evenredig met zijn temperatuur.

De echte gassen waarvan het gedrag lijkt op dat van de ideale gassen, zijn de monatomaire gassen bij lage drukken en hoge temperaturen.

De wiskundige uitdrukking van de wet van ideale gassen is de volgende:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Deze vergelijking n is het aantal mol en R is de universele constante van de ideale gassen met een waarde van 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

toepassingen

Zowel de algemene wet van gassen als de wetten van Boyle-Mariotte, Charles en Gay-Lussac zijn te vinden in tal van fysieke verschijnselen. Op dezelfde manier dienen ze om de werking van vele en gevarieerde mechanische apparaten van het dagelijks leven te verklaren.

In een snelkookpan bijvoorbeeld, kun je de wet van Gay Lussac observeren. In de pot blijft het volume constant, dus als je de temperatuur verhoogt van de gassen die zich daarin verzamelen, neemt de inwendige druk van de pot ook toe.

Een ander interessant voorbeeld is de heteluchtballon. De werking ervan is gebaseerd op de wet van Charles. Aangezien de atmosferische druk praktisch constant kan worden beschouwd, gebeurt er wat gebeurt wanneer het gas dat de ballon vult wordt verwarmd, omdat het volume dat het inneemt, toeneemt; dus de dichtheid ervan wordt verminderd en de bol kan ascenderen.

Opgeloste oefeningen

Eerste oefening

Bepaal de uiteindelijke gastemperatuur waarvan de initiële druk van 3 atmosfeer verdubbelt om een ​​druk van 6 atmosfeer te bereiken, terwijl het volume wordt verlaagd van een volume van 2 liter naar 1 liter, wetende dat de begintemperatuur van het gas 208 was, 25 ºK.

oplossing

Vervangen in de volgende uitdrukking:

 P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

je moet:

3 ∙ 2 / 208.25  = 6 ∙ 1 / T₂

Clearing, dat begrijp je T₂ = 208,25 ºK

Tweede oefening

Gegeven een gas onderworpen aan een druk van 600 mm Hg, met een volume van 670 ml en een temperatuur van 100 ° C, bepaalt wat de druk zal zijn bij 473 ° K als het bij die temperatuur een volume van 1500 ml inneemt.

oplossing

In de eerste plaats is het raadzaam (en in het algemeen, noodzakelijk) om alle gegevens om te zetten in eenheden van het internationale systeem. Dus je moet:

P₁ = 600/760 = 0,789473684 atm bij benadering 0,79 atm

V₁ = 0,67 l

T₁ = 373 ºK

P₂ = ?

V₂ = 1,5 l

T₂ = 473 ºK

Vervangen in de volgende uitdrukking:

 P₁ ∙ V₁ / T₁ = P₂ ∙ V₂ / T₂

je moet:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = P₂ ∙ 1,5 / 473

P₂ je krijgt om:

P₂ = 0,484210526 bij benadering 0,48 atm

referenties

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Fundamentals of Chemistry. Barcelona: Editorial Ariel, S.A.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. De wereld van de fysische chemie.
3. Algemene gaswetgeving. (N.D.). In Wikipedia. Opgeroepen op 8 mei 2018, via es.wikipedia.org.
4. Gaswetgeving. (N.D.). In Wikipedia. Opgeruimd op 8 mei 2018, op en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Chemische principes. Houghton Mifflin Company.