DET clapeyron ligning, også kendt som perfekt gastilstandsligning eller endnu generel gasligning, skabt af den parisiske videnskabsmand Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864), er vist nedenfor:
til. V = n. EN. T
At være det:
p = gastryk;
V = gasvolumen;
n = mængden af stof i gassen (i mol);
T = gastemperatur, målt på kelvin-skalaen;
R = universel konstant for perfekte gasser.
Men hvordan kom du frem til denne ligning?
godt i teksten Generel gasligning, det er vist, at når en fast masse af en gas undergår transformation til dens tre grundlæggende størrelser, som er tryk, volumen og temperatur, forbliver forholdet nedenfor konstant:
tilinitial. Vinitial = tilFinale. VFinale
Tinitial TFinale
eller
til. V = konstant
T
Denne konstant er dog proportional med mængden af stof i gassen, så vi har:
til. V = n konstant
T
Når temperaturen videregives til det andet medlem, har vi:
til. V = n. konstant. T
Dette er tilstandsligningen for perfekte gasser foreslået af Clapeyron.
Den italienske kemiker Amedeo Avogadro (1776-1856) beviste det
lige store volumener af alle gasser, som er ved samme temperatur- og trykforhold, har det samme antal molekyler. Dermed, 1 muldvarp af enhver gas har altid den samme mængde molekyler, hvilket er 6,0. 1023 (antal Avogadro). Det betyder at 1 muldvarp af en hvilken som helst gas også altid fylder det samme volumen, hvilket i de normale temperatur- og trykforhold (CNTP), hvor trykket er lig med 1 atm og temperaturen er 273 K (0°C), er lig med 22,4L.Med disse data i hånden kan vi finde ud af værdien af konstanten i ligningen ovenfor:
til. V = n. konstant. T
konstant = til. V
n. T
konstant = 1 atm. 22,4 L
1 mol. 273K
konstant = 0,082 atm. L. mol-1. K-1
Denne værdi blev således defineret som universel gaskonstant og det kom også til at blive symboliseret med bogstavet R.
Under forskellige forhold har vi:
R = PV = 760 mmHg. 22,4 L = 62,3 mmHg. L/mol. K
nT 1 mol. 273.15K
R = PV = 760 mmHg. 22 400 ml = 62 300 mmHg. ml/mol. K
nT 1 mol. 273.15K
R = PV = 101 325 Pa. 0,0224 m3 = 8.309 Pa.m3/mol. K
nT 1 mol. 273.15K
R = PV = 100.000 Pa. 0,02271 m3 = 8.314 Pa.m3/mol. K
nT 1 mol. 273.15K
Vi kan så løse problemer, der involverer gasser under ideelle forhold ved hjælp af Clapeyron-ligningen, som den gælder for enhver type situation. Det er dog vigtigt at understrege, at der skal lægges stor vægt på de enheder, der bruges til at anvende den korrekte værdi for den universelle gaskonstant, R.
Desuden, da mængden af stof kan bestemmes af formlen:
n = pasta → n = m
molær masse M
vi kan erstatte "n" i Clapeyron-ligningen og få en ny ligning, der kan bruges i tilfælde, hvor værdien af antallet af mol af gassen ikke er direkte angivet:
til. V = m . EN. TM
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacao-estado-dos-gases-equacao-clapeyron.htm