Молярный объем газов химия 8 класс презентация: Презентация по химии «Молярный объём газов» (8 класс)

Химия — База разработок — Сообщество взаимопомощи учителей Педсовет.su

Егорова Елена 5.0

Отзыв о товаре ША PRO Анализ техники чтения по классам
и четвертям

Хочу выразить большую благодарность от лица педагогов начальных классов гимназии «Пущино» программистам, создавшим эту замечательную программу! То, что раньше мы делали «врукопашную», теперь можно оформить в таблицу и получить анализ по каждому ученику и отчёт по классу. Великолепно, восторг! Преимущества мы оценили сразу. С начала нового учебного года будем активно пользоваться. Поэтому никаких пожеланий у нас пока нет, одни благодарности. Очень простая и понятная инструкция, что немаловажно! Благодарю Вас и Ваших коллег за этот важный труд. Очень приятно, когда коллеги понимают, как можно «упростить» работу учителя.

Наговицина Ольга Витальевна 5.0

учитель химии и биологии, СОШ с. Чапаевка, Новоорский район, Оренбургская область

Отзыв о товаре ША Шаблон Excel Анализатор результатов ОГЭ
по ХИМИИ

Спасибо, аналитическая справка замечательная получается, ОГЭ химия и биология. Очень облегчило аналитическую работу, выявляются узкие места в подготовке к экзамену. Нагрузка у меня, как и у всех учителей большая. Ваш шаблон экономит время, своим коллегам я Ваш шаблон показала, они так же его приобрели. Спасибо.

Чазова Александра 5.0

Отзыв о товаре ША Шаблон Excel Анализатор результатов ОГЭ по
МАТЕМАТИКЕ

Очень хороший шаблон, удобен в использовании, анализ пробного тестирования занял считанные минуты. Возникли проблемы с распечаткой отчёта, но надо ещё раз разобраться. Большое спасибо за качественный анализатор.

Лосеева Татьяна Борисовна 5.0

учитель начальных классов, МБОУ СОШ №1, г.

Красновишерск, Пермский край
Отзыв о товаре Изготовление сертификата или свидетельства конкурса

Большое спасибо за оперативное изготовление сертификатов! Все очень красиво. Мой ученик доволен, свой сертификат он вложил в портфолио. Обязательно продолжим с Вами сотрудничество!

Язенина Ольга Анатольевна 4.0

учитель начальных классов, ОГБОУ «Центр образования для детей с особыми образовательными потребностями г. Смоленска»
Отзыв о товаре Вебинар Как создать интересный урок:
инструменты и приемы

Я посмотрела вебинар! Осталась очень довольна полученной информацией. Всё очень чётко, без «воды». Всё, что сказано, показано, очень пригодится в практике любого педагога. И я тоже обязательно воспользуюсь полезными материалами вебинара. Спасибо большое лектору за то, что она поделилась своим опытом!

Арапханова Ашат 5. 0

ША Табель посещаемости + Сводная для ДОУ ОКУД

Хотела бы поблагодарить Вас за такую помощь. Разобралась сразу же, всё очень аккуратно и оперативно. Нет ни одного недостатка. Я не пожалела, что доверилась и приобрела у вас этот табель. Благодаря Вам сэкономила время, сейчас же составляю табель для работников. Удачи и успехов Вам в дальнейшем!

Дамбаа Айсуу 5.0

Отзыв о товаре ША Шаблон Excel Анализатор результатов ЕГЭ по
РУССКОМУ ЯЗЫКУ

Спасибо огромное, очень много экономит времени, т.к. анализ уже готовый, и особенно радует, что есть варианты с сочинением, без сочинения, только анализ сочинения! Превосходно!

Страница не найдена — муниципальное общеобразовательное учреждение Газимуро-Заводская средняя общеобразовательная школа

Наверх

Найти:

Свежие записи

• Третья учебная четверть в МОУ Газимуро-Заводская СОШ начнётся 9 января 2023 года 06. 01.2023
• С 13 декабря МОУ Газимуро-Заводская СОШ возобновляет работу в обычном режиме 12.12.2022
• 25 ноября в МОУ Газимуро-Заводская СОШ состоялась концертная программа в поддержку военнослужащих Российской Армии, участвующих в СВО и их семей 03.12.2022
• 25 ноября центр образования «Точка роста» МОУ Газимуро-Заводская СОШ прошёл день открытых дверей для учащихся и педагогов МОУ Трубачевская ООШ. Руководитель центра Елгина Евгения Викторовна провела экскурсию для гостей по центру образования «Точка роста», рассказала о создании и работе центра, показала оборудование. Учитель биологии Леухина Вера Сергеевна провела открытое занятие с учащимися Трубачевской ООШ, на котором дети учились работать на новом оборудовании. После чего гости были приглашены на концерт, организованный учащимися МОУ Газимуро-Заводская СОШ в поддержку военнослужащих, участвующих в СВО на Украине. 03.12.2022
• Предоставление льготного питания учащимся 5-11 классов, родители которых принимают участие в СВО 28.11.2022
• С 21 по 25 ноября в МОУ Газимуро-Заводская СОШ прошла неделя здорового питания 27.11.2022
• C 26 сентября по 16 октября 2022 г. в МОУ Газимуро-Заводская СОШ с 1-9 класс прошёл урок цифры по материалам Благотворительного фонда Сбера «Вклад в будущее» по теме «Искусственный интеллект в стартапах» 21.10.2022
• В 2022-23 учебном году на базе МОУ Газимуро-Заводская СОШ с 1.09.2022г работает 41 кружок. 11.10.2022
• 1 октября 2022 г. состоится бесплатный онлайн вебинар, на котором директор частного учреждения дополнительного образования «Компьютерный колледж» Аксенов Павел Константинович расскажет о современных тенденциях в IT- сфере. 28.09. 2022
• С 1 сентября в МОУ Газимуро-Заводская СОШ проходит еженедельное поднятие Государственного флага России 27.09.2022

Архивы

АрхивыВыберите месяц Январь 2023 Декабрь 2022 Ноябрь 2022 Октябрь 2022 Сентябрь 2022 Август 2022 Май 2022 Апрель 2022 Март 2022 Февраль 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2019 Май 2019 Апрель 2019 Март 2019 Февраль 2019 Январь 2019 Ноябрь 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017

Закон идеального газа — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

1522

Закон идеального газа выражается очень просто:

\[PV=nRT\]

, из которого выводятся более простые газовые законы, такие как законы Бойля, Шарля, Авогадро и Амонтона.

Введение

Многие химики мечтали об уравнении, описывающем отношение молекулы газа к окружающей среде, такой как давление или температура. Однако они столкнулись со многими трудностями из-за того, что всегда есть другие воздействующие факторы, такие как межмолекулярные силы. Несмотря на этот факт, химики придумали простое газовое уравнение для изучения поведения газа, закрывая глаза на второстепенные факторы.

При работе с газом использовалось знаменитое уравнение, связывающее все факторы, необходимые для решения газовой проблемы. Это уравнение известно как уравнение идеального газа. Как мы всегда знали, ничего идеального не существует. В этом вопросе заранее следовало сделать два известных предположения:

1. частицы не имеют между собой действующих сил и
2. эти частицы не занимают места, то есть их атомный объем полностью игнорируется.

Идеальный газ — это гипотетический газ, о котором мечтали химики и студенты, потому что было бы намного проще, если бы такие вещи, как межмолекулярные силы, не существовали, усложнить простой Закон идеального газа . Идеальные газы — это, по сути, точечные массы, движущиеся в постоянном, случайном, прямолинейном движении. Его поведение описывается предположениями, перечисленными в кинетико-молекулярной теории газов. Это определение идеального газа контрастирует с определением неидеального газа, потому что это уравнение показывает, как газ ведет себя на самом деле. А пока давайте сосредоточимся на идеальном газе.

Мы должны подчеркнуть, что этот газовый закон идеален . Нам, студентам, профессорам и химикам, иногда нужно понять концепции, прежде чем мы сможем их применять, и предположение, что газы находятся в идеальном состоянии, когда на них не влияют условия реального мира, поможет нам лучше понять поведение газов. Для того чтобы газ был

идеальным , его поведение должно следовать кинетико-молекулярной теории, тогда как неидеальные газы будут отклоняться от этой теории из-за условий реального мира.

Уравнение идеального газа

Прежде чем мы рассмотрим уравнение идеального газа , давайте для лучшего понимания сформулируем четыре газовые переменные и одну константу. Четыре газовых переменных: давление (P), объем (V), количество молей газа (n) и температура (T). Наконец, константа в уравнении, показанном ниже, есть R, известная как газовая постоянная , которая будет подробно обсуждаться позже:

\[ PV=nRT \]

Другой способ описать идеальный газ — это описать его математически. Рассмотрим следующее уравнение:

\[ \dfrac{PV}{nRT}=1 \]

Член \(\frac{pV}{nRT}\) также называется коэффициентом сжатия и является мерой идеальности газа. Идеальный газ всегда будет равен 1, если его включить в это уравнение. Чем больше он отклоняется от числа 1, тем больше он будет вести себя как реальный газ, а не как идеальный. При работе с этим уравнением всегда следует помнить о нескольких вещах, так как оно может оказаться чрезвычайно полезным при проверке вашего ответа после решения газовой задачи.

• Давление прямо пропорционально количеству молекул и температуре. (Поскольку P находится в противоположной стороне уравнения от n и T)
• Однако давление косвенно пропорционально объему. (Поскольку P находится на той же стороне уравнения, что и V)

Простые законы газа

Закон идеального газа представляет собой комбинацию всех простых законов газа (закона Бойля, закона Чарльза и закона Авогадро), поэтому изучение этого закона означает, что вы узнали их все. Простые газовые законы всегда можно вывести из Уравнение идеального газа.

Закон Бойля

Закон Бойля описывает обратно пропорциональную зависимость между давлением и объемом при постоянной температуре и фиксированном количестве газа. Этот закон появился в результате манипулирования законом об идеальном газе.

\[ P \propto \dfrac{1}{V} \]

или выраженное двумя точками давления/объема:

\[ P_1V_1=P_2V_2 \]

Это уравнение было бы идеальным при работе с проблемой, требующей начальное или конечное значение давления или объема определенного газа при отсутствии одного из двух факторов.

Закон Чарльза

Закон Чарльза описывает прямо пропорциональную зависимость между объемом и температурой (в градусах Кельвина) фиксированного количества газа при постоянном давлении.

\[ V\propto \; T \]

или выразить из двух точек объема/температуры:

\[ \dfrac{V_1}{T_1}=\dfrac{V_2}{T_2} \]

Это уравнение можно использовать для определения начального или конечного значение объема или температуры при данном условии, что давление и число молей газа остаются неизменными.

Закон Авогадро

Объем газа прямо пропорционален количеству газа при постоянной температуре и давлении.

\[ V \propto\; n\]

или в виде двух единиц объема/числа:

\[ \dfrac{V_1}{n_1}=\dfrac{V_2}{n_2} \]

Закон Авогадро хорошо применим к задачам с использованием стандарта Температура и давление (см. ниже) из-за заданного значения давления и температуры.

Закон Амонтона

При постоянном числе молей газа и неизменном объеме давление прямо пропорционально температуре.

\[ P \propto\; T\]

или в виде двух точек давления/температуры:

\[ \dfrac{P_1}{T_1}=\dfrac{P_2}{T_2} \]

Закон Бойля, Закон Шарля и Закон Авоградро и Закон Амонтона дается при определенных условиях, поэтому их прямое объединение не сработает. С помощью продвинутой математики (предоставленной по внешней ссылке, если вам интересно) свойства трех простых газовых законов дадут вам уравнение идеального газа.

Стандартная температура и давление (STP)

Стандартные условия температуры и давления известны как STP . Две вещи, которые вы должны знать об этом, перечислены ниже.

• Универсальное значение STP составляет 1 атм (давление) и 0 ^o C. Обратите внимание, что в этой форме специально указано 0 ^o градусов C, а не 273 Кельвина, даже если вам придется конвертировать в Кельвины при подключении этого значение в уравнение идеального газа или любое из уравнений простого газа.
• В STP 1 моль газа занимает 22,4 л объема контейнера.

Единицы P, V и T

В таблице ниже перечислены различные единицы для каждого свойства.

Фактор	Переменная	Единицы
Давление	Р	атм торр Па мм рт. ст.
Том	В	л м³
Кроты	п	моль
Температура	Т	К
Газовая постоянная	Р*	см. таблицу значений R ниже

Обратите внимание на некоторые вещи, такие как температура всегда выражается в единицах СИ в Кельвинах (K), а не в градусах Цельсия (C), а количество газа всегда измеряется в молях. Давление и объем газа, с другой стороны, могут иметь разные единицы измерения, поэтому обязательно знайте, как преобразовать их в соответствующие единицы, если это необходимо.

Единицы давления

Используйте следующую таблицу в качестве справочной информации по давлению.

Распространенные единицы измерения давления

Блок	Символ	Эквивалент 1 атм
Атмосфера	атм	1 атм
Миллиметр ртутного столба	мм рт. ст.	760 мм рт.ст.
торр	торр	760 торр
Паскаль	Па	101326 Па
Килопаскаль	кПа*	101,326 кПа
Бар	бар	1,01325 бар
Миллибар	мб	1013.25 мб

*примечание: это единица СИ для давления0042 газовая постоянная , R. Значение R БУДУТ изменяться при работе с другими единицами давления и объема (температурный фактор не учитывается, поскольку при использовании уравнения идеального газа температура всегда будет измеряться в градусах Кельвина, а не в градусах Цельсия). Только через соответствующее значение R вы получите правильный ответ задачи. Это просто константа, и различные значения R соотносятся с заданными единицами измерения. При выборе значения R выберите значение с соответствующими единицами данной информации (иногда данные единицы должны быть соответствующим образом преобразованы). Вот некоторые часто используемые значения R:

Значения R

0,082057 л атм моль -1 К -1

62,364 л Торр моль -1 К -1

8,3145 м 3 Па моль -1 К -1

8,3145 Дж моль -1 К -1 *

*примечание: это единица СИ для газовой постоянной

Пример 1

Итак, какое значение R следует использовать?

Решение

Из-за различных значений R вы можете использовать для решения проблемы. Крайне важно, чтобы единицы измерения давления, объема, количества молей и температуры соответствовали единицам R.

• Если вы используете первое значение R, которое равно 0,082057 л атм моль ^-1 K ^{— 1} , ваша единица измерения давления должна быть атм , объема должна быть литра , для температуры должно быть Кельвина.
• Если вы используете второе значение R, которое равно 62,364 л Торр моль ^-1 К ^-1 , ваша единица измерения давления должна быть Торр , объема должна быть литра , а для температуры должна быть Кельвин .

Применение закона идеального газа

Откуда вы знаете, что уравнение идеального газа является правильным для использования? Используйте уравнение идеального газа, чтобы решить проблему, когда количество газа задано , а масса газа постоянна . Существуют различные типы задач, которые потребуют использования уравнения идеального газа.

• Решение неизвестной переменной
• Начальный и окончательный
• Парциальное давление

Другие вещи, о которых следует помнить: Знайте, что такое стандартные значения температуры и давления (STP). Уметь делать стехиометрию. Знайте свои основные уравнения. Взгляните на проблемы ниже для примеров каждого типа проблемы. Сначала попробуйте их, и если понадобится помощь, решения находятся прямо под ними. Примечание: единицы должны сокращаться, чтобы получить соответствующую единицу; знание этого поможет вам перепроверить свой ответ.

Пример 2

5,0 г неона находится при 256 мм ртутного столба и температуре 35°С. Каков объем?

Раствор

Шаг 1: Запишите предоставленную информацию:

• P = 256 мм рт.ст.
• В = ?
• м = 5,0 г
• R = 0,0820574 л•атм•моль ^-1 К ^-1
• Т = 35°С

Шаг 2: Преобразуйте при необходимости:

Давление: \( 256 \; \rm{мм рт.ст.} \times (1 \; \rm{атм} 760 \; \rm{мм рт.ст.}) = 0,3368 \; \rm{атм} \)

Моль: \( 5,0 \; \rm{г}\; Ne \times (1 \; \rm{моль} / 20,1797\; \rm{г}) = 0,25 \; \rm{моль}\; \ rm{Ne} \)

Температура: \(35º C + 273 = 308 \; \rm{K} \)

Шаг 3: Подставьте переменные в соответствующее уравнение.

\[ V = (nRT/P) \]

\[ V = \dfrac{(0,25\; \rm{моль})(0,08206\; \rm{L атм}/\rm{K моль} )(308\; \rm{K})}{(0,3368\; \rm{атм})}] \]

\[ V = 19\; \rm{L}\]

Пример 3

Какова температура газа в градусах Цельсия, если он имеет объем 25 л, 203 моль, 143,5 атм?

Решение

Шаг 1: Запишите предоставленную информацию:

• P = 143,5 атм
• В= 25 л
• n = 203 моль
• R = 0,0820574 л•атм•моль ^-1 К ^-1
• Т = ?

Шаг 2: Пропустить, поскольку все единицы являются подходящими единицами.

Шаг 3: Подставьте переменные в соответствующее уравнение.

\[T = \dfrac{PV}{nR}\]

\[T = \dfrac{(143,5\; \rm{атм})(25\; \rm{L})}{(203 \; \rm{моль})(0,08206 л•атм/К моль)}\]

\[T = 215,4\; \rm{K}\]

Шаг 4: Вы еще не закончили. Обязательно внимательно прочитайте задачу и ответьте на вопрос. В этом случае они запрашивают температуру в градусах Цельсия, поэтому вам нужно будет преобразовать ее из K, единиц, которые у вас есть.

\[215,4 K — 273 = -57,4°C\]

Пример 4

Какова плотность газообразного азота (\(N_2\)) при 248,0 Торр и 18°C?

Решение

Шаг 1: Запишите предоставленную информацию

• P = 248,0 торр
• В = ?
• н = ?
• R = 0,0820574 л•атм•моль ^-1 К ^-1
• Т = 18°С

Шаг 2: Преобразуйте при необходимости.

\[(248 \; \rm{Torr}) \times \dfrac{1 \; \rm{атм}}{760 \; \rm{торр}} = 0,3263 \; \rm{atm}\]

\[18ºC + 273 = 291 K\]

Шаг 3: Это сложно. Нам нужно манипулировать уравнением идеального газа, чтобы включить плотность в уравнение. *Запишите все известные уравнения:

\[PV = nRT\]

\[\rho=\dfrac{m}{V}\]

где \(\rho\)=плотность, m=масса , V=Объем

\[m=M \times n\]

где m=масса, M=молярная масса, n=моли

* Теперь возьмем уравнение плотности.

\[\rho=\dfrac{m}{V}\]

*Учитывая \(m=M \times n\)… замените \((M \times n)\) на \( масса\) в формуле плотности.

\[\rho=\dfrac{M \times n}{V}\]

\[\dfrac{\rho}{M} = \dfrac{n}{V}\]

* Теперь измените уравнение идеального газа

\(PV = nRT\)

\[\dfrac{n }{V} = \dfrac{P}{RT}\]

*\((n/V)\) входит в оба уравнения.

\[\dfrac{n}{V} = \dfrac{\rho}{M}\]

\[\dfrac{n}{V} = \dfrac{P}{RT}\]

* Теперь объедините их, пожалуйста.

\[\dfrac{\rho}{M} = \dfrac{P}{RT}\]

* Плотность изолята.

\[\rho = \dfrac{PM}{RT}\]

Шаг 4: Теперь введите имеющуюся у вас информацию.

\[\rho = \dfrac{PM}{RT}\]

\[\rho = \dfrac{(0,3263\; \rm{атм})(2*14,01 \; \rm{г/моль) })}{(0,08206 л атм/К моль)(291 \; \rm{K})}\]

\[\rho = 0,3828 \; г/л]

Пример 5

Найдите объем, мл, при смешивании 7,00 г \(O_2\) и 1,50 г \(Cl_2\) в сосуде при давлении 482 атм и температуре температура 22º C.

Раствор

Шаг 1: Запишите предоставленную информацию

• Р = 482 атм
• В = ?
• н = ?
• R = 0,0820574 л•атм•моль ^-1 К ^-1
• Т = 22°С + 273 = 295К
• 1,50 г Кл ₂
• 7,00 г _{О 2}

Шаг 2: Найдите общее количество молей смешанных газов, чтобы использовать уравнение идеального газа.

\[n_{всего} = n_{O_2}+ n_{Cl_2}\]

\[= \left[7.0 \; \гм{г} \; O_2 \times \dfrac{1 \; \гм{моль} \; О_2}{32.00\; \гм{г} \; O_2}\вправо] + \влево[1.5 \; \гм{г}\; Cl_2 \times \dfrac{1 \; \гм{моль} \; Cl_2}{70,905 \; \гм{г} \; Cl_2}\right]\]

\[= 0,2188 \; \гм{моль} \; О_2+0,0212\; \гм{моль} \; Cl_2\]

\[= 0,24 \; \rm{mol}\]

Шаг 3: Теперь, когда у вас есть родинки, подставьте вашу информацию в уравнение идеального газа.

\[V= \dfrac{nRT}{P}\]

\[V= \dfrac{(0,24\; \rm{моль})(0,08206 л атм/К моль)(295\; \rm {K})}{(482\; \rm{атм})}\]

\[V= 0,0121\; \rm{L}\]

Шаг 4: Почти готово! Теперь просто переведите литры в миллилитры.

\[0,0121\; \rm{L} \times \dfrac{1000\; \rm{ml}}{1\; \rm{L}} = 12,1\; \rm{мл}\]

Пример 6

Контейнер объемом 3,00 л наполнен \(Ne_{(г)}\) при 770 мм рт.ст. при 27 ^o C. A \(0,633\;\rm{г }\) затем добавляется образец пара \(CO_2\). Каково парциальное давление \(CO_2\) и \(Ne\) в атм? Каково общее давление в сосуде в атм?

Решение

Шаг 1: Запишите всю предоставленную информацию , и преобразовать при необходимости.

До:

• P = 770 мм рт. ст. —> 1,01 атм
• В = 3,00 л
• n _Ne =?
• Т = 27 ^o С —> \(300\; К\)

Другие неизвестные: \(n_{CO_2}\)= ?

\[n_{CO_2} = 0,633\; \rm{g} \;CO_2 \times \dfrac{1 \; \rm{mol}}{44\; \rm{г}} = 0,0144\; \гм{моль} \; CO_2\]

Шаг 2: Записав всю предоставленную информацию, найдите неизвестные родинки Ne.

\[n_{Ne} = \dfrac{PV}{RT}\]

\[n_{Ne} = \dfrac{(1,01\; \rm{атм})(3,00\; \rm{L })}{(0,08206\;атм\;л/моль\;К)(300\; \rm{K})}\]

\[n_{Ne} = 0,123 \; \rm{mol}\]

Поскольку давление в контейнере перед добавлением \(CO_2\) содержало только \(Ne\), то есть ваше парциальное давление \(Ne\). После конвертации в атм вы уже ответили на часть вопроса!

\[P_{Ne} = 1,01\; \rm{atm}\]

Шаг 3: Теперь, когда у вас есть давление для Ne, вы должны найти парциальное давление для \(CO_2\). Используйте уравнение идеального газа.

\[ \dfrac{P_{Ne}V}{n_{Ne}RT} = \dfrac{P_{CO_2}V}{n_{CO_2}RT}\]

, но поскольку оба газа имеют одинаковый объем ( \(V\)) и температура (\(T\)) и поскольку газовая постоянная (\(R\)) является константой, все три члена сокращаются и могут быть удалены из уравнения.

\[\dfrac{P}{n_{Ne}} = \dfrac{P}{n_{CO_2}}\]

\[\dfrac{1.01 \; \rm{атм}}{0,123\; \rm{mol} \;Ne} = \dfrac{P_{CO_2}}{0,0144\; \rm{mol} \;CO_2} \]

\[P_{CO_2} = 0,118 \; \rm{атм}\]

Парциальное давление \(CO_2\).

Шаг 4: Теперь найдите полное давление.

\[P_{общий}= P_{Ne} + P_{CO_2}\]

\[P_{общий}= 1,01 \; \rm{атм} + 0,118\; \rm{atm}\]

\[P_{total}= 1,128\; \гм{атм} \приблизительно 1,13\; \rm{атм} \; \text{(с соответствующими значащими цифрами)} \]

Ссылки

1. Ложье, Александр; Гарай, Йозеф. «Вывод закона идеального газа». Журнал химического образования . 2007, Том. 84, вып. 11, стр. 1832 -1833 гг.
2. Левин, С. «Вывод закона идеального газа». Журнал химического образования. 1985, Vol. 62, вып. 5, стр. 399.
3. Людер, В.Ф. «Определение идеального газа». Журнал химического образования. 1968, 45 (5), стр. 351 DOI: 10.1021 / ed045p351.1
4. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд, Ф. Г. Херринг и Джеффри Д. Мадура. Общая химия: принципы и современные приложения. 9-е изд. Река Верхнее Сэдл: Pearson Education, Inc., 2007.
5. Тимберлейк, Карен. Общая органическая и биологическая химия. Прентис Холл, 2007.
6. Уэст, Джон Б. «Веховая книга Роберта Бойля 1660 года с первыми экспериментами с разреженным воздухом» Журнал прикладной физиологии 98: 31-39, 2005. doi: 10.1152 / japplphysiol.00759.2004

Авторы и ссылки

• Duke LeTran (UCD)

---

Закон об идеальном газе распространяется по незадекларированной лицензии и был создан, изменен и/или курирован LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Кинетическая молекулярная теория газов – Введение в химию – 1-е канадское издание

Глава 6. Газы

1. Назовите основные концепции кинетической молекулярной теории газов.
2. Продемонстрируйте взаимосвязь между кинетической энергией и молекулярной скоростью.
3. Применить кинетическую молекулярную теорию, чтобы объяснить и предсказать газовые законы.

Газы были одними из первых веществ, изученных с помощью современного научного метода, разработанного в 1600-х годах. Не потребовалось много времени, чтобы признать, что все газы обладают определенным физическим поведением, предполагая, что газы могут быть описаны одной всеобъемлющей теорией. Это модель, которая помогает нам понять физические свойства газов на молекулярном уровне. Он основан на следующих концепциях:

1. Газы состоят из частиц (молекул или атомов), находящихся в постоянном беспорядочном движении.
2. Частицы газа постоянно сталкиваются друг с другом и со стенками своего сосуда. Эти столкновения упругие; то есть нет чистой потери энергии от столкновений.
3. Частицы газа малы, и общий объем, занимаемый молекулами газа, пренебрежимо мал по сравнению с общим объемом их контейнера.
4. Между частицами газа нет взаимодействующих сил (т. е. притяжения или отталкивания).
5. Средняя кинетическая энергия частиц газа пропорциональна абсолютной температуре газа, и все газы при одинаковой температуре имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию.

На рис. 6.6 «Кинетическая молекулярная теория газов» показано, как мы мысленно представляем себе газовую фазу.

Рисунок 6.6 «Кинетическая молекулярная теория газов». Кинетическая молекулярная теория газов описывает это состояние вещества как состоящее из мельчайших частиц в постоянном движении с большим расстоянием между частицами.

Поскольку большую часть объема, занимаемого газом, составляет пустое пространство, газ имеет низкую плотность и может расширяться или сжиматься под соответствующим воздействием. Тот факт, что частицы газа находятся в постоянном движении, означает, что два или более газов всегда будут смешиваться, поскольку частицы отдельных газов движутся и сталкиваются друг с другом. Количество столкновений частиц газа со стенками сосуда и сила, с которой они сталкиваются, определяют величину давления газа.

Частицы газа находятся в постоянном движении, и любой движущийся объект имеет ( E _k ). Кинетическая энергия отдельного атома может быть рассчитана по следующему уравнению, где м — масса, а u — скорость.

В целом, молекулы в образце газа имеют общую кинетическую энергию; однако отдельные молекулы демонстрируют распределение кинетической энергии  из-за распределения скоростей (рис. 6.7 «Стилизованное распределение молекулярных скоростей»). Такое распределение скоростей возникает из-за столкновений, происходящих между молекулами в газовой фазе. Хотя эти столкновения являются упругими (нет чистой потери энергии), индивидуальные скорости каждой молекулы, участвующей в столкновении, могут измениться. Например, при столкновении двух молекул одна молекула может отклониться с несколько большей скоростью, а другая — с несколько меньшей, но средняя кинетическая энергия не изменится.

Рисунок 6.7 «Стилизованное распределение молекулярных скоростей».

При анализе диаграммы распределения молекулярных скоростей необходимо знать несколько общеупотребительных терминов. Наиболее вероятная скорость ( u _мп ) является скоростью наибольшего числа молекул и соответствует пику распределения. Средняя скорость ( u _av ) — это средняя скорость всех молекул газа в образце. ( u _{среднеквадратичное значение} ) соответствует скорости молекул, имеющих точно такую ​​же кинетическую энергию, как и средняя кинетическая энергия образца.

Рисунок 6.8 «Распределение молекулярных скоростей газообразного кислорода при −100, 20 и 600°C».

Согласно кинетической молекулярной теории, средняя кинетическая энергия частиц газа пропорциональна абсолютной температуре газа. Это можно выразить с помощью следующего уравнения, где k представляет собой постоянную Больцмана. Постоянная Больцмана — это просто газовая постоянная R , деленная на постоянную Авогадро ( N _A ). Полоса над определенными терминами указывает на то, что они являются средними значениями.

Поскольку средняя кинетическая энергия связана как с абсолютной температурой, так и с молекулярной скоростью, мы можем объединить приведенное выше уравнение с предыдущим для определения среднеквадратичной скорости.

Это показывает, что среднеквадратическая скорость связана с температурой. Мы можем далее манипулировать этим уравнением, умножая числитель и знаменатель на постоянную Авогадро ( N _A ), чтобы получить форму, используя газовую постоянную ( R ) и молярной массы ( M ).

Эта форма уравнения показывает, что среднеквадратическая скорость молекул газа также связана с молярной массой вещества. Сравнивая два газа с разной молярной массой при одинаковой температуре, мы видим, что, несмотря на одинаковую среднюю кинетическую энергию, газ с меньшей молярной массой будет иметь более высокую среднеквадратичную скорость.

Рисунок 6.9 «Распределение скоростей молекул благородных газов». (Источник: Адаптировано из MaxwellBoltzmann-en.svg Pdbailey/Public Domain.)

Рассчитайте среднеквадратичную скорость молекул азота при 25ºC.

Решение

Зная это, мы можем перевести в метры в секунду:

Кинетическая молекулярная теория может быть использована для объяснения или предсказания экспериментальных тенденций, которые использовались для создания газовых законов. Давайте проработаем несколько сценариев, чтобы продемонстрировать это.

Что произойдет с давлением в системе, где объем уменьшается при постоянной температуре?

К этой проблеме можно подойти двумя способами:

1. Закон об идеальном газе можно преобразовать, чтобы найти давление и оценить изменение давления:

   Объем находится в знаменателе уравнения и уменьшается. Это означает, что остальная часть уравнения делится на меньшее число, поэтому давление должно увеличиваться.

2. Можно использовать кинетическую молекулярную теорию. Поскольку температура остается постоянной, средняя кинетическая энергия и среднеквадратичная скорость также остаются неизменными . Объем контейнера уменьшился, а это значит, что молекулы газа должны пройти меньшее расстояние, чтобы произошло столкновение. Следовательно, будет больше столкновений в секунду, что приведет к увеличению давления.

Что произойдет с давлением в системе, где температура увеличивается, а объем остается постоянным?

Опять же, к этому типу проблем можно подойти двумя способами:

1. Закон об идеальном газе можно изменить, чтобы найти решение для давления и оценить изменение давления.

   Температура находится в числителе; существует прямая зависимость между температурой и давлением. Следовательно, повышение температуры должно вызывать повышение давления.

2. Можно использовать кинетическую молекулярную теорию. Температура увеличивается, поэтому средняя кинетическая энергия и среднеквадратичная скорость также должны увеличиваться. Это означает, что молекулы газа будут ударяться о стенки контейнера чаще и с большей силой, потому что все они движутся быстрее. Это должно повысить давление.

• Физическое поведение газов объясняется кинетической молекулярной теорией газов.
• Количество столкновений частиц газа со стенками своего сосуда и сила, с которой они сталкиваются, определяют величину давления газа.
• Температура пропорциональна средней кинетической энергии.

1. Изложить идеи кинетической молекулярной теории газов.
2. Рассчитайте среднеквадратичную скорость CO ₂ при 40°C.
3. Используя кинетическую молекулярную теорию, объясните, как увеличение количества молей газа при постоянном объеме и температуре влияет на давление.

1. Газы состоят из мельчайших частиц вещества, находящихся в постоянном движении. Частицы газа постоянно сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Эти столкновения упругие; то есть нет чистой потери энергии от столкновений. Частицы газа разделены большими расстояниями. Размер частиц газа крошечный по сравнению с расстоянием, которое их разделяет, и объемом контейнера. Между частицами газа нет взаимодействующих сил (т. е. притяжения или отталкивания). Средняя кинетическая энергия частиц газа зависит от температуры газа.
2. 421 м/с
3. Температура остается неизменной, поэтому средняя кинетическая энергия и среднеквадратичная скорость должны оставаться прежними. Увеличение количества молей газа означает, что больше молекул газа может столкнуться со стенками сосуда в любой момент времени. Поэтому давление должно увеличиваться.

Атрибуция СМИ

• «Кинетическая молекулярная теория газов» Дэвида У. Болла © CC BY-NC-SA (Attribution NonCommercial ShareAlike)
• «Стилизованное распределение скоростей молекул» Дэвида Болла и Джесси А. Ки © CC BY-NC-SA (Attribution NonCommercial ShareAlike)
• «Распределение молекулярных скоростей газообразного кислорода при −100, 20 и 600°C», автор Superborsuk © CC BY-SA (Attribution ShareAlike), адаптировано Дэвидом В.

  No related posts.