Tillståndsekvation för gaser (Clapeyrons ekvation)

DE clapeyrons ekvation, också känd som perfekt gastillståndsekvation eller ännu allmänna gasekvationen, skapad av den parisiske vetenskapsmannen Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864), visas nedan:

för. V = n. A. T

Vara det:

p = gastryck;

V = gasvolym;

n = mängd materia i gasen (i mol);

T = gastemperatur, mätt på kelvinskalan;

R = universell konstant för perfekta gaser.

Men hur kom du fram till denna ekvation?

väl i texten Allmän gasekvation, det visas att när en fast massa av en gas omvandlas till dess tre grundläggande storheter, som är tryck, volym och temperatur, förblir förhållandet nedan konstant:

för_första. V_första = för_Slutlig. V_Slutlig
T_första T_Slutlig

eller

för. V = konstant
T

Denna konstant är dock proportionell mot mängden materia i gasen, så vi har:

för. V = n konstant
T

Om vi ​​skickar temperaturen till den andra medlemmen har vi:

för. V = n. konstant. T

Detta är tillståndsekvationen för perfekta gaser som föreslagits av Clapeyron.

Den italienske kemisten Amedeo Avogadro (1776-1856) bevisade det

lika volymer av alla gaser, som har samma temperatur- och tryckförhållanden, har samma antal molekyler. Således, 1 mol av vilken gas som helst har alltid samma mängd molekyler, vilket är 6,0. 10²³ (antal Avogadro). Detta innebär att 1 mol av vilken gas som helst upptar också alltid samma volym, vilket under normala temperatur- och tryckförhållanden (CNTP), där trycket är lika med 1 atm och temperaturen är 273 K (0°C), är lika med 22,4L.

Med dessa data i handen kan vi räkna ut värdet på konstanten i ekvationen ovan:

för. V = n. konstant. T
konstant = för. V
n. T

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

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

Sluta inte nu... Det kommer mer efter reklam ;)

Således definierades detta värde som universell gaskonstant och det kom också att symboliseras med bokstaven R.

Under olika förutsättningar 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 sedan lösa problem som involverar gaser under idealiska förhållanden med Clapeyrons ekvation, som den gäller för alla typer av situationer. Det är dock viktigt att betona att noggrann uppmärksamhet bör ägnas åt de enheter som används för att tillämpa det korrekta värdet för den universella gaskonstanten, R.

Dessutom, eftersom mängden materia kan bestämmas med formeln:

n = pasta → n = m
molmassa M

vi kan ersätta "n" i Clapeyrons ekvation och få en ny ekvation som kan användas i fall där värdet på antalet mol av gasen inte direkt tillhandahålls:

för. V = m . A. TM

Av Jennifer Fogaça
Examen i kemi

Vill du referera till den här texten i ett skol- eller akademiskt arbete? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Statekvation för gaser (Clapeyrons ekvation)"; Brasilien skola. Tillgänglig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacao-estado-dos-gases-equacao-clapeyron.htm. Åtkom den 27 juli 2021.

Gaser

Vad är gaser, vilka egenskaper har gaser, molekylära föreningar, kompressibilitet, fast volym, kinetisk energi medelvärde, absolut temperatur för en gas, idealgas, verkliga gaser, perfekt gas, gastillståndsvariabler, en gasvolym, säsonger