Všeobecný zákon plynárenských vzorcov, aplikácie a riešené úlohy

všeobecný zákon o plynoch je výsledkom kombinácie Boyle-Mariottovho práva, Charlesovho práva a Gay-Lussacovho práva; v skutočnosti tieto tri zákony možno považovať za osobitné prípady všeobecného zákona o plynoch. Všeobecne platí, že všeobecný zákon o plynoch môže byť považovaný za zvláštny zákon o ideálnych plynoch.

Všeobecný zákon o plynoch stanovuje vzťah medzi objemom, tlakom a teplotou plynu. Týmto spôsobom uvádza, že vzhľadom na plyn je výsledkom jeho tlaku objem, ktorý zaberá, delený teplotou, pri ktorej je vždy konštantný..

Plyny sú prítomné v rôznych procesoch prírody av mnohých priemyselných a každodenných aplikáciách. Preto nie je prekvapujúce, že všeobecný zákon o plynoch má mnohostranné a rozmanité použitie.

Tento zákon napríklad umožňuje vysvetliť fungovanie rôznych mechanických zariadení, ako sú klimatizačné zariadenia a chladničky, prevádzku teplovzdušných balónov a môže byť dokonca použitý na vysvetlenie procesov tvorby oblakov..

index

• 1 Vzorce
  • 1.1 Zákon Boyle-Mariotte, zákon Charles a zákon Gay-Lussac
  • 1.2 Zákon ideálnych plynov
• 2 Aplikácie
• 3 Riešené úlohy
  • 3.1 Prvé cvičenie
  • 3.2 Druhé cvičenie
• 4 Odkazy

vzorca

Matematická formulácia zákona je nasledovná:

P ∙ V / T = K

V tomto výraze P je tlak, T predstavuje teplotu (v stupňoch Kelvina), V je objem plynu a K predstavuje konštantnú hodnotu.

Predchádzajúci výraz môže byť nahradený nasledujúcim výrazom: \ t

P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

Táto posledná rovnica je celkom užitočná na štúdium zmien, ktoré plyny nastali, keď sa modifikuje jedna alebo dve termodynamické veličiny (tlak, teplota a objem)..

Zákon Boyle-Mariotte, zákon Charles a zákon Gay-Lussac

Každý z vyššie uvedených zákonov sa týka dvoch termodynamických premenných, v prípade, že tretia premenná zostáva konštantná.

Charlesov zákon uvádza, že objem a teplota sú priamo úmerné, pokiaľ tlak zostáva nezmenený. Matematické vyjadrenie tohto zákona je nasledovné:

V = K₂ ∙ T

Na druhej strane, Boyleov zákon stanovuje, že tlak a objem majú vzájomný vzťah inverznej proporcionality, keď teplota zostáva konštantná. Boyleov zákon je zhrnutý matematicky nasledovne:

P ∙ V = K₁

Nakoniec zákon Gay-Lussac uvádza, že teplota a tlak sú priamo úmerné prípadom, v ktorých sa objem plynu nemení. Matematicky sa zákon vyjadruje takto:

P = K₃ ∙ T

V uvedenom výraze K₁, K₂ a K₃ predstavujú rôzne konštanty.

Zákon ideálnych plynov

Všeobecný zákon o plynoch možno získať zo zákona ideálnych plynov. Zákon ideálnych plynov je stavová rovnica ideálneho plynu.

Ideálny plyn je hypotetický plyn tvorený časticami s presným charakterom. Molekuly týchto plynov navzájom nevytvárajú žiadnu gravitačnú silu a ich otrasy sú charakterizované tým, že sú úplne elastické. Týmto spôsobom je hodnota kinetickej energie priamo úmerná jeho teplote.

Skutočné plyny, ktorých správanie sa podobá ideálnym plynom, sú monatomické plyny, keď sú pri nízkych tlakoch a vysokých teplotách.

Matematické vyjadrenie zákona ideálnych plynov je nasledovné:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Táto rovnica n je počet mol a R je univerzálna konštanta ideálnych plynov, ktorých hodnota je 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

aplikácie

Všeobecný zákon o plyne a zákony Boyle-Mariotteho, Charlesa a Gay-Lussaca možno nájsť v množstve fyzikálnych javov. Podobne slúžia na vysvetlenie fungovania mnohých a rôznych mechanických zariadení každodenného života.

Napríklad v tlakovom hrnci môžete pozorovať Gay Lussacov zákon. V hrnci zostáva objem konštantný, takže ak zvýšite teplotu plynov, ktoré sa v ňom akumulujú, vnútorný tlak nádoby sa tiež zvyšuje..

Ďalším zaujímavým príkladom je teplovzdušný balón. Jeho pôsobenie je založené na zákone Karla. Pretože atmosférický tlak je možné považovať za prakticky konštantný, čo sa stane, keď sa plyn naplňujúci balónik zahrieva, je to, že objem, ktorý zaberá, sa zvyšuje; tak jeho hustota je znížená a planéta môže stúpať.

Vyriešené cvičenia

Prvé cvičenie

Určite konečnú teplotu plynu, ktorej počiatočný tlak 3 atmosféry sa zdvojnásobí na tlak 6 atmosfér, pričom sa zníži jeho objem z objemu 2 litre na 1 liter, s vedomím, že počiatočná teplota plynu bola 208 ° C. 25 ° K.

riešenie

Nahradenie nasledujúcim výrazom:

 P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

musíte:

3 ∙ 2 / 208,25  = 6 ∙ 1 / T₂

Zúčtovanie, dostanete sa k tomu T₂ = 208,25 ° K

Druhé cvičenie

Vzhľadom na to, že plyn vystavený tlaku 600 mm Hg, ktorý zaberá objem 670 ml a pri teplote 100 ° C, určí sa, aký bude jeho tlak pri 473 ° K, ak pri tejto teplote zaberá objem 1500 ml..

riešenie

V prvom rade je vhodné (a vo všeobecnosti potrebné) transformovať všetky údaje do jednotiek medzinárodného systému. Takže musíte:

P₁ = 600/760 = 0,7889473684 atm približne 0,79 atm

V₁ = 0,67 l

T₁ = 373 ° K

P₂ = ?

V₂ = 1,5 l

T₂ = 473 ° K

Nahradenie nasledujúcim výrazom:

 P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

musíte:

0,79 - 0,67 / 373 = P₂ ∙ 1,5 / 473

Zúčtovanie P₂ dostanete sa na:

P₂ = 0,484210526 približne 0,48 atm

referencie

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Základy chémie. Barcelona: Redakcia Ariel, S.A..
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Svet fyzickej chémie.
3. Všeobecné plynové právo. (N. D.). Vo Wikipédii. Získané dňa 8. mája 2018 zo stránky es.wikipedia.org.
4. Zákony o plyne. (N. D.). Vo Wikipédii. Získané dňa 8. mája 2018, z en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Chemické zásady. Houghton Mifflin Company.