Statsligning for gasser (Clapeyron-ligning)

DE clapeyron-ligningen, også kjent som perfekt gasstilstandsligning eller enda generell gassligning, opprettet av den parisiske vitenskapsmannen Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864), er vist nedenfor:

til. V = n. EN. T

Være det:

p = gasstrykk;

V = gassvolum;

n = mengde stoff i gassen (i mol);

T = gasstemperatur, målt på kelvinskalaen;

R = universell konstant for perfekte gasser.

Men hvordan kom du frem til denne ligningen?

godt i teksten Generell gassligning, det er vist at når en fast masse av en gass gjennomgår transformasjon til dens tre grunnleggende størrelser, som er trykk, volum og temperatur, forblir forholdet nedenfor konstant:

til_første. V_første = til_Endelig. V_Endelig
T_første T_Endelig

eller

til. V = konstant
T

Denne konstanten er imidlertid proporsjonal med mengden materie i gassen, så vi har:

til. V = n konstant
T

Når vi sender temperaturen til det andre medlemmet, har vi:

til. V = n. konstant. T

Dette er tilstandsligningen for perfekte gasser foreslått av Clapeyron.

Den italienske kjemikeren Amedeo Avogadro (1776-1856) beviste det

like volumer av alle gasser, som har samme temperatur- og trykkforhold, har samme antall molekyler. Og dermed, 1 føflekk av enhver gass har alltid samme mengde molekyler, som er 6,0. 10²³ (antall Avogadro). Dette betyr at 1 føflekk av en hvilken som helst gass også alltid opptar det samme volumet, som under normale temperatur- og trykkforhold (CNTP), der trykket er lik 1 atm og temperaturen er 273 K (0°C), er lik 22,4L.

Med disse dataene i hånden kan vi finne ut verdien av 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

Dermed ble denne verdien definert som universell gasskonstant og det kom også til å bli symbolisert med bokstaven R.

Under forskjellige 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 deretter løse problemer som involverer gasser under ideelle forhold ved å bruke Clapeyron-ligningen, slik den gjelder for enhver type situasjon. Det er imidlertid viktig å understreke at man bør være nøye med enhetene som brukes til å bruke riktig verdi for den universelle gasskonstanten, R.

Videre, siden mengden materie kan bestemmes av formelen:

n = pasta → n = m
molar masse M

vi kan erstatte "n" i Clapeyron-ligningen og få en ny ligning som kan brukes i tilfeller der verdien av antall mol av gassen ikke er direkte gitt:

til. V = m . EN. TM

Av Jennifer Fogaça
Uteksaminert i kjemi

Kilde: Brasil skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacao-estado-dos-gases-equacao-clapeyron.htm