klapeirona vienādojums ir matemātiska izteiksme, ko ierosinājis franču fiziķis ķīmiķis un būvinženieris Benuā-Pjērs-Emīls Klapeirons, un tā tika izstrādāta, lai aprakstītu ideāla gāze. Ievērojiet šādu vienādojumu:
P.V = n. RT
P = spiediens, ko rada gāze uz konteinera sienām;
V = gāzes aizņemtais tilpums, ko var izteikt litros vai kubikmetros;
n = skaitlis mol (vielas daudzums gāzē);
Piezīme: Molu skaitu izsaka sakarība starp gāzes masu (m) un tās masu molārā masa (M):
n = m
M
R = Clapeyron ierosinātā vispārējā gāzes konstante un ir atkarīga no izmantotā spiediena vienības (atm, ja tā ir 0,082; mmHg, tas ir 62,3; KPa tas ir 8,31);
T = temperatūra, kurā iedarbojas uz gāzi (vienmēr izmanto Kelvina vienībā).
Piezīme: Lai noteiktu temperatūru grādos pēc Celsija pārveidotu par Kelvinu, vienkārši pievienojiet tās vērtību 273.
Tādējādi, izmantojot klapeirona vienādojums, mēs varam noteikt vairākus mainīgos, kas attiecas uz gāzi, kā redzat katrā no tālāk piedāvātajiem piemēriem:
1. piemērs: (Uefs-BA) 24,6 litru tvertne satur 1,0 mol slāpekļa, kura spiediens ir 1,5 atm. Šādos apstākļos gāzes temperatūra Kelvina skalā ir:
a) 30 b) 40 c) 45 d) 300 e) 450
T =?
n = 1 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K (jo spiediens ir atm)
Tilpums = 24,6 L
P = 1,5 atm
Ievadot datus, kas norādīti klapeirona vienādojums, mēs varam noteikt nepieciešamo temperatūru:
P.V = n. RT
1.5.24,6 = 1.0.082.T
36,9 = 0,082T
36,9 = T
0,082
T = 450 K
2. piemērs: (Unimep-SP) 25 ° C temperatūrā un 1 atm, vienā litrā destilēta ūdens izšķīdina 0,7 l oglekļa dioksīda. Šis CO daudzums2 apzīmē:
(Dati: R = 0,082 atm.l / mol.k; Atomu masas: C = 12; 0 = 16).
a) 2,40 g
b) 14,64 g
c) 5,44 g
d) 0,126 g
e) 1,26 g
T = 25 ° C, kas pievienots 273, rada 298 K
m =?
R = 0,082 atm. L / mol. K (jo spiediens ir atm)
Tilpums = 0,7 L
P = 1 atm
Ievadot datus, kas norādīti klapeirona vienādojums, mēs varam noteikt nepieciešamo masu:
P.V = n. RT
1.0,7 = m .0,082.298
44
0,7 = m.24,436
44
0,7,44 = m 24,436
30,8 = m 24,436
30,8 = m
24,436
m = 1,26 g (aptuveni)
3. piemērs: (Fesp-PE) Līdz 75 OC un 639 mmHg 1,065 g vielas gāzveida stāvoklī aizņem 623 ml. Vielas molekulmasa ir vienāda ar:
a) 58 b) 0,058 c) 12,5 d) 18,36 e) 0,0125
T = 75 ° C, kas pievienots 273, iegūst 348 K
m = 1,065 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (jo spiediens ir mmHg)
Tilpums = 623 mL, kas dalīts ar 1000, iegūst 0.623 L
P = 639 mmHg
M =?
Ievadot datus, kas norādīti klapeirona vienādojums, mēs varam noteikt nepieciešamo molekulmasu:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
639.0,623 = 1,065.62,3.348
M
398,097 = 23089,626
M
398,097M = 23089,626
M = 23089,626
398,097
M = 58 u
4. piemērs: (UFRJ) Ir nepieciešams uzglabāt noteiktu daudzumu gāzveida skābekļa (O2). Gāzes masa ir 19,2 g 277 temperatūrā OC un pie spiediena 1,50 atm. Vienīgais konteiners, kas to var uzglabāt, būs aptuveni šāds:
Dati: O = 16, R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 4,50L b) 9,00L c) 18,0L d) 20,5L e) 36,0L
T = 277 ° C, kas pievienots 273, rada 550 K
m = 19,2 g
P = 1,5 atm
R = 0,082 atm. L / mol. K (tā kā spiediens tika piegādāts atm)
Skaļums =?
Piezīme: Sākumā mums jāaprēķina skābekļa gāzes molārā masa, reizinot atomu skaitu ar elementa masu un pēc tam saskaitot rezultātus:
M = 2,16
M = 32 g / mol
Ievadot datus, kas norādīti Kleipirona vienādojums, mēs varam noteikt nepieciešamo tilpumu:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
1.5.V = 19,2.0,082.550
32
1.5.V = 865,92
32
1.5.V.32 = 865.92
48V = 865,92
V = 865,92
48
18,04 L (aptuveni)
5. piemērs: (Unified-RJ) 5 mol ideālas gāzes 27 ° C temperatūrā aizņem 16,4 litru tilpumu. Šim gāzes daudzumam ir šāds spiediens:
Dots: R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 0,675 atm b) 0,75 atm c) 6,75 atm d) 7,5 atm e) 75 atm
T = 27 ° C, kas pievienots 273, rada 300 K
n = 5 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K
Tilpums = 16,4 L
P =?
Ievadot datus, kas norādīti klapeirona vienādojums, mēs varam noteikt nepieciešamo spiedienu:
P.V = n. RT
P.16.4 = 5,0882,300
P.16.4 = 123
P = 123
16,4
P = 7,5 atm
6. piemērs: (Unirio-RJ) 29,0 g tīras un organiskas vielas gāzveida stāvoklī aizņem 8,20 L tilpumu 127 ° C temperatūrā un 1520 mmHg spiedienā. Iespējamās gāzes molekulārā formula ir: (R = 0,082. atm. L / mol K)
a) C2H6 b) C3H8 c) C4H10 d) C5H12 e) C8H14
T = 127 ° C, kas pievienots 273, rada 400 K
m = 29 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (jo spiediens ir mmHg)
Tilpums = 8,2 l
P = 1520 mmHg
M =?
Lai šajā vingrinājumā noteiktu molekulāro formulu, ievadiet datus, kas sniegti klapeirona vienādojums lai noteiktu molāro masu:
P.V = n. RT
1520.8,2 = 29 .62,3.400
M
12464 = 722680
M
12464M = 722680
M = 722680
12464
M = 57,98 g / mol
Tālāk mums jānosaka katras sniegtās alternatīvas molekulmasa (reizinot atomu skaitu pēc elementa masas un pēc tam saskaitot rezultātus), lai redzētu, kurš no tiem atbilst atrastajai masai iepriekš:
a) M = 2,12 + 6,1
M = 24 + 6
M = 30 g / mol
b) M = 3,12 + 8,1
M = 36 + 8
M = 44 g / mol
c) M = 4,12 + 10
M = 48 + 10
M = 58 g / mol, tas ir, savienojuma molekulārā formula ir C4H10.
Autors: Diogo Lopes Dias
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-equacao-de-clapeyron.htm