Ecuația de stare pentru gaze (ecuația Clapeyron)

THE ecuația Clapeyron, de asemenea cunoscut ca si ecuația stării perfecte a gazului sau încă ecuația generală a gazelor, creat de omul de știință parizian Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864), este prezentat mai jos:

pentru. V = n. A. T

Fiind asta:

p = presiunea gazului;

V = volumul de gaz;

n = cantitatea de materie din gaz (în moli);

T = temperatura gazului, măsurată pe scara kelvin;

R = constanta universală a gazelor perfecte.

Dar cum ați ajuns la această ecuație?

bine în text Ecuația generală a gazelor, se arată că atunci când o masă fixă ​​a unui gaz se transformă în cele trei mărimi fundamentale ale sale, care sunt presiunea, volumul și temperatura, relația de mai jos rămâne constantă:

pentru_iniţială. V_iniţială = pentru_Final. V_Final
T_iniţială T_Final

sau

pentru. V = constantă
T

Această constantă, totuși, este proporțională cu cantitatea de materie din gaz, deci avem:

pentru. V = n .constant
T

Trecând temperatura celuilalt membru, avem:

pentru. V = n. constant. T

Aceasta este ecuația de stare pentru gazele perfecte propusă de Clapeyron.

Chimistul italian Amedeo Avogadro (1776-1856) a dovedit că volume egale ale oricăror gaze, care se află în aceleași condiții de temperatură și presiune, au același număr de molecule. Prin urmare, 1 mol din orice gaz are întotdeauna aceeași cantitate de molecule, adică 6,0. 10²³ (număr de Avogadro). Aceasta înseamnă că 1 mol de orice gaz ocupă întotdeauna același volum, care, în condițiile normale de temperatură și presiune (CNTP), în care presiunea este egală cu 1 atm și temperatura este de 273 K (0°C), este egal cu 22,4 L.

Cu aceste date în mână, ne putem da seama de valoarea constantei din ecuația de mai sus:

pentru. V = n. constant. T
constant = pentru. V
n. T

constant = 1 atm. 22,4 L
1 mol. 273K

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

Nu te opri acum... Mai sunt dupa publicitate ;)

Astfel, această valoare a fost definită ca constanta universală a gazului și a ajuns să fie simbolizat și prin literă R.

În diferite condiții, avem:

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

Putem apoi rezolva probleme care implică gaze în condiții ideale folosind ecuația Clapeyron, așa cum este valabilă pentru orice tip de situație. Cu toate acestea, este important de subliniat că trebuie acordată o atenție deosebită unităților care sunt utilizate pentru a aplica valoarea corectă pentru constanta universală de gaz, R.

În plus, deoarece cantitatea de materie poate fi determinată prin formula:

n = Paste → n = m
masa molara M

putem înlocui „n” în ecuația Clapeyron și obținem o nouă ecuație care poate fi utilizată în cazurile în care valoarea numărului de moli de gaz nu este furnizată direct:

pentru. V = m . A. TM

De Jennifer Fogaça
Licențiat în Chimie

Doriți să faceți referire la acest text într-o lucrare școlară sau academică? Uite:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Ecuația de stare pentru gaze (ecuația Clapeyron)”; Scoala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacao-estado-dos-gases-equacao-clapeyron.htm. Accesat pe 27 iulie 2021.

Gaze

Ce sunt gazele, care sunt proprietățile gazelor, compușii moleculari, compresibilitatea, volumul fix, energia cinetică medie, temperatura absolută a unui gaz, gaz ideal, gaze reale, gaz perfect, variabile ale stării gazului, volumul unui gaz, anotimpuri