Stavová rovnice pro plyny (Clapeyronova rovnice)

THE clapeyronova rovnice, také známý jako rovnice stavu dokonalého plynu nebo ještě obecná rovnice plynu, kterou vytvořil pařížský vědec Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864), je zobrazen níže:

pro. V = n. A. T

Být tím:

p = tlak plynu;

V = objem plynu;

n = množství látky v plynu (v molech);

T = teplota plynu, měřená na Kelvinově stupnici;

R = univerzální konstanta dokonalých plynů.

Ale jak jste k této rovnici dospěli?

dobře v textu Obecná rovnice plynu, je ukázáno, že když pevná hmota plynu prochází transformací na tři základní veličiny, kterými jsou tlak, objem a teplota, níže uvedený vztah zůstává konstantní:

pro_{počáteční}. PROTI_{počáteční} = pro_Finále. PROTI_Finále
T_{počáteční} T_Finále

nebo

pro. PROTI = konstantní
T

Tato konstanta je však úměrná množství hmoty v plynu, takže máme:

pro. PROTI = n .konstantní
T

Předáním teploty druhému členu máme:

pro. V = n. konstantní. T

Toto je stavová rovnice pro dokonalé plyny navržená Clapeyronem.

Italský chemik Amedeo Avogadro (1776-1856) to dokázal stejné objemy všech plynů, které jsou za stejných teplotních a tlakových podmínek, mají stejný počet molekul. Tím pádem,

1 mol jakéhokoli plynu má vždy stejné množství molekul, což je 6,0. 10²³ (číslo Avogadro). Tohle znamená tamto 1 mol jakéhokoli plynu také vždy zaujímá stejný objem, který se za normálních podmínek teploty a tlaku (CNTP), ve kterých je tlak roven 1 atm a teplota 273 K (0 °C), rovná 22,4 l.

S těmito daty v ruce můžeme zjistit hodnotu konstanty ve výše uvedené rovnici:

pro. V = n. konstantní. T
konstantní = pro. PROTI
n. T

konstantní = 1 atm. 22,4 l
1 mol. 273 tis

konstantní = 0,082 atm. L. mol^-1. K^-1

Nepřestávej teď... Po reklamě je toho víc ;)

Tato hodnota byla tedy definována jako univerzální plynová konstanta a také to začalo být symbolizováno písmenem R.

Za různých podmínek máme:

R = PV = 760 mmHg. 22,4 l = 62,3 mmHg. L/mol. K
nT 1 mol. 273,15 tis

R = PV = 760 mmHg. 22 400 ml = 62 300 mmHg. ml/mol. K
nT 1 mol. 273,15 tis

R = PV = 101 325 Pa. 0,0224 m³ = 8 309 Pa.m³/mol. K
nT 1 mol. 273,15 tis

R = PV = 100 000 Pa. 0,02271 m³ = 8 314 Pa.m³/mol. K
nT 1 mol. 273,15 tis

Potom můžeme řešit problémy týkající se plynů za ideálních podmínek pomocí Clapeyronovy rovnice, jak to platí pro jakýkoli typ situace. Je však důležité zdůraznit, že je třeba věnovat pečlivou pozornost jednotkám, které se používají k uplatnění správné hodnoty univerzální plynové konstanty R.

Navíc, protože množství hmoty lze určit podle vzorce:

n = těstoviny → n = m
molární hmotnost M

můžeme do Clapeyronovy rovnice dosadit „n“ a získat novou rovnici, kterou lze použít v případech, kdy není přímo uvedena hodnota počtu molů plynu:

pro. V = m . A. TM

Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii

Chtěli byste odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Koukni se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Stavová rovnice pro plyny (Clapeyronova rovnice)"; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacao-estado-dos-gases-equacao-clapeyron.htm. Zpřístupněno 27. července 2021.

Plyny

Co jsou plyny, jaké jsou vlastnosti plynů, molekulární sloučeniny, stlačitelnost, pevný objem, kinetická energie střední hodnota, absolutní teplota plynu, ideální plyn, reálné plyny, dokonalý plyn, stavové veličiny plynu, objem plynu, roční období