BENDRASIS DUJŲ ĮSTATYMAS: FORMULĖS, PROGRAMOS IR PRATIMAI - CHEMIJA - 2025

Apskritai dujų įstatymas yra derinant Boyle-Mariotte įstatymas, Charles įstatymas, ir gėjų Lussac dėsnis rezultatas; iš tikrųjų šie trys įstatymai gali būti laikomi konkrečiais bendrojo dujų įstatymo atvejais. Savo ruožtu, bendras dujų įstatymas gali būti laikomas idealių dujų įstatymo specifikacija.

Bendrasis dujų įstatymas nustato dujų tūrio, slėgio ir temperatūros santykį. Tokiu būdu jis patvirtina, kad, atsižvelgiant į dujas, jų slėgio produktas pagal tūrį, kurį jis užima, padalytas iš temperatūros, kurioje jos randamos, visada išlieka pastovus.

Dujos yra įvairiuose gamtos procesuose ir naudojamos daugybėje atvejų, tiek pramoniniame, tiek kasdieniniame gyvenime. Todėl nenuostabu, kad bendrasis dujų įstatymas turi daugybę ir įvairių taikymo sričių.

Pavyzdžiui, šis įstatymas leidžia mums paaiškinti skirtingų mechaninių prietaisų, tokių kaip oro kondicionieriai ir šaldytuvai, veikimą, karšto oro balionų veikimą ir netgi gali būti naudojamas paaiškinti debesų susidarymo procesus.

Formulės

Matematinė įstatymo formuluotė yra tokia:

P ∙ V / T = K

Šia išraiška P yra slėgis, T žymi temperatūrą (kelvino laipsniais), V yra dujų tūris, o K reiškia pastovią vertę.

Ankstesnę išraišką galima pakeisti taip:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Ši paskutinė lygtis yra gana naudinga tiriant pokyčius, kuriuos patiria dujos, kai modifikuojamas vienas ar du termodinaminiai kintamieji (slėgis, temperatūra ir tūris).

Boyle-Mariotte, Charleso ir Gay-Lussac įstatymai

Kiekvienas iš aukščiau paminėtų dėsnių yra susijęs su dviem termodinaminiais kintamaisiais tuo atveju, jei trečiasis kintamasis išlieka pastovus.

Charleso įstatymas teigia, kad tūris ir temperatūra yra tiesiogiai proporcingi tol, kol slėgis nesikeičia. Matematinė šio dėsnio išraiška yra tokia:

V = K ₂ ∙ T

Savo ruožtu Boyle'io įstatymas nustato, kad slėgis ir tūris turi atvirkštinį ryšį vienas su kitu, kai temperatūra išlieka pastovi. Boyle'io dėsnis matematiškai apibendrinamas taip:

P ∙ V = K ₁

Galiausiai, Gay-Lussac įstatymas teigia, kad temperatūra ir slėgis yra tiesiogiai proporcingi tais atvejais, kai dujų tūris nesiskiria. Matematiškai dėsnis išreiškiamas taip:

P = K ₃ ∙ T

Šia išraiška K ₁ , K ₂ ir K ₃ žymi skirtingas konstantas.

Idealus dujų įstatymas

Bendrąjį dujų įstatymą galima gauti iš idealių dujų įstatymo. Idealių dujų dėsnis yra idealių dujų būklės lygtis.

Idealios dujos yra hipotetinės dujos, sudarytos iš dalelių, turinčių taškinį ženklą. Šių dujų molekulės tarpusavyje nesukelia jokios gravitacijos jėgos, o jų susidūrimai būdingi visiškai elastingi. Tokiu būdu jos kinetinės energijos vertė yra tiesiogiai proporcinga jos temperatūrai.

Tikrosios dujos, kurių elgesys labiausiai primena idealių dujų elgesį, yra monatominės dujos esant žemam slėgiui ir aukštai temperatūrai.

Matematinė idealiųjų dujų dėsnio išraiška yra tokia:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Ši lygtis n yra molių skaičius, o R yra idealiųjų dujų, kurių vertė yra 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K), universali konstanta.

Programos

Tiek bendrąjį dujų įstatymą, tiek Boyle-Mariotte, Charles ir Gay-Lussac įstatymus galima rasti daugybėje fizinių reiškinių. Tuo pačiu būdu jie paaiškina daugybės ir įvairių mechaninių kasdienio gyvenimo įtaisų veikimą.

Pavyzdžiui, slėginėje viryklėje galite laikytis Gay Lussac įstatymo. Puode tūris išlieka pastovus, todėl, jei padidėja jame kaupiančių dujų temperatūra, padidėja ir puodo vidinis slėgis.

Kitas įdomus oro baliono pavyzdys. Jos veikla pagrįsta Charleso įstatymu. Atsižvelgiant į tai, kad atmosferos slėgis gali būti laikomas praktiškai pastoviu, kai šildomos balioną užpildančios dujos, padidėja jo užimamas tūris; tokiu būdu sumažėja jo tankis ir oro balionas gali pakilti.

Išspręsta mankšta

Pirmas pratimas

Nustatykite galutinę dujų, kurių pradinis 3 atmosferų slėgis padidėja iki 6 atmosferų slėgio, temperatūrą, sumažindami jų tūrį nuo 2 litrų iki 1 litro, žinodami, kad pradinė dujų temperatūra buvo 208, 25 ºK.

Sprendimas

Pakaitalas šia išraiška:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

tu privalai:

Sprendžiant, gauname, kad T ₂ = 208,25 ºK

Antras pratimas

Dujoms, veikiančioms 600 mm Hg slėgį, užimančioms 670 ml tūrio ir 100 ° C temperatūrai, nustatykite, koks bus jų slėgis esant 473 ° K, jei toje temperatūroje jos užims 1500 ml tūrio.

Sprendimas

Visų pirma, patartina (ir apskritai būtina) visus duomenis paversti tarptautinės sistemos vienetais. Taigi, jūs turite:

P ₁ = 600/760 = 0,789473684 atm maždaug 0,79 atm

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ºK

Pakaitalas šia išraiška:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

tu privalai:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Sprendžiant P ₂ , gauname:

P ₂ = 0,484210526, maždaug 0,48 atm

Nuorodos

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Chemijos pagrindai. Barselona: „Ariel“, SA redakcija
2. Laideris, Keith, J. (1993). „Oxford University Press“, red. Fizikinės chemijos pasaulis.
3. Bendrasis dujų įstatymas. (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Gegužės 8 d. Iš es.wikipedia.org.
4. Dujų įstatymai. (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Gegužės 8 d. Iš en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Cheminiai principai. „Houghton Mifflin“ įmonė.