Рівняння стану для газів (рівняння Клапейрона)

THE рівняння Клапейрона, також відомий як рівняння ідеального стану газу або все ж загальне газове рівняння, створений паризьким ученим Бенуа Полем Емілем Клапейроном (1799-1864), показано нижче:

для. V = n. А. Т

Будучи таким:

p = тиск газу;

V = об'єм газу;

n = кількість речовини в газі (у молях);

T = температура газу, виміряна за шкалою Кельвіна;

R = універсальна константа досконалих газів.

Але як ви прийшли до цього рівняння?

добре в тексті Загальне газове рівняння, показано, що коли фіксована маса газу зазнає перетворення в три основні величини, які є тиском, об’ємом і температурою, співвідношення, наведене нижче, залишається незмінним:

для_{початковий}. В_{початковий} = для_{Заключний}. В_{Заключний}
Т_{початковий} Т_{Заключний}

або

для. В = постійний
Т

Однак ця константа пропорційна кількості речовини в газі, тому маємо:

для. В = n .постійна
Т

Передаючи температуру іншому члену, маємо:

для. V = n. постійний. Т

Це рівняння стану ідеальних газів, запропоноване Клапейроном.

Це довів італійський хімік Амедео Авогадро (1776-1856).

рівні об’єми будь-яких газів, які знаходяться при однакових умовах температури і тиску, мають однакову кількість молекул. таким чином, 1 кріт будь-який газ завжди має однакову кількість молекул, що є 6,0. 10²³ (кількість Авогадро). Це означає що 1 кріт будь-якого газу також завжди займає той самий об’єм, який у нормальних умовах температури і тиску (CNTP), в яких тиск дорівнює 1 атм, а температура 273 К (0°C), дорівнює 22,4 л.

Маючи на руках ці дані, ми можемо з’ясувати значення константи в рівнянні вище:

для. V = n. постійний. Т
постійна = для. В
п. Т

постійна = 1 атм. 22,4 л
1 мол. 273 тис

постійна = 0,082 атм. Л. мол^-1. К^-1

Таким чином, це значення було визначено як універсальна газова постійна і його також стало символізувати літера Р.

За різних умов ми маємо:

R = PV = 760 мм рт.ст. 22,4 л = 62,3 мм рт.ст. л/моль. К
нТ 1 моль. 273,15 тис

R = PV = 760 мм рт.ст. 22 400 мл = 62 300 мм рт.ст. мл/моль К
нТ 1 моль. 273,15 тис

R = PV = 101 325 Па. 0,0224 м³ = 8309 Па.м³/mol. К
нТ 1 моль. 273,15 тис

R = PV = 100 000 Па. 0,02271 м³ = 8314 Па.м³/mol. К
нТ 1 моль. 273,15 тис

Потім ми можемо розв’язувати задачі, пов’язані з газами в ідеальних умовах, використовуючи рівняння Клапейрона, оскільки воно справедливе для будь-якої ситуації. Однак важливо підкреслити, що особливу увагу слід приділяти одиницям, які використовуються для застосування правильного значення універсальної газової постійної R.

Крім того, оскільки кількість речовини можна визначити за формулою:

n = макарони → n = м
молярна маса М

ми можемо підставити «n» у рівняння Клапейрона і отримати нове рівняння, яке можна використовувати у випадках, коли значення кількості молів газу прямо не вказано:

для. V = м . А. ТМ

Автор: Дженніфер Фогаса
Закінчив хімію

Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacao-estado-dos-gases-equacao-clapeyron.htm