Luật chung về công thức khí, ứng dụng và bài tập đã giải

các định luật chung về khí là kết quả của sự kết hợp giữa luật Boyle-Mariotte, luật Charles và luật Gay-Lussac; trong thực tế, ba luật này có thể được coi là trường hợp cụ thể của luật chung về khí. Đổi lại, định luật chung về khí có thể được coi là một đặc trưng của định luật khí lý tưởng.

Định luật chung về chất khí thiết lập mối quan hệ giữa thể tích, áp suất và nhiệt độ của chất khí. Theo cách này, ông tuyên bố rằng, được cung cấp một loại khí, tích của áp suất của nó bằng thể tích mà nó chiếm được chia cho nhiệt độ mà nó luôn không đổi.

Khí có mặt trong các quá trình khác nhau của tự nhiên và trong một số lượng lớn các ứng dụng công nghiệp và hàng ngày. Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi định luật chung về khí có nhiều ứng dụng đa dạng và đa dạng.

Ví dụ, luật này cho phép giải thích sự hoạt động của các thiết bị cơ khí khác nhau như điều hòa không khí và tủ lạnh, hoạt động của bong bóng, và thậm chí có thể được sử dụng để giải thích các quá trình hình thành đám mây.

Chỉ số

• 1 công thức
  • 1.1 Luật của Boyle-Mariotte, luật của Charles và luật của Gay-Lussac
  • 1.2 Định luật về khí lý tưởng
• 2 ứng dụng
• 3 bài tập đã giải
  • 3.1 Bài tập đầu tiên
  • 3.2 Bài tập thứ hai
• 4 tài liệu tham khảo

Công thức

Công thức toán học của luật như sau:

P V / T = K

Trong biểu thức này P là áp suất, T đại diện cho nhiệt độ (tính bằng độ Kelvin), V là thể tích của khí và K đại diện cho một giá trị không đổi.

Biểu thức trước có thể được thay thế bằng cách sau:

P₁ V₁ / T₁ = P₂ V₂ / T₂

Phương trình cuối cùng này khá hữu ích để nghiên cứu những thay đổi của khí khi một hoặc hai trong số các biến nhiệt động (áp suất, nhiệt độ và thể tích) được sửa đổi..

Luật của Boyle-Mariotte, luật của Charles và luật của Gay-Lussac

Mỗi định luật nói trên liên quan đến hai trong số các biến nhiệt động, trong trường hợp biến thứ ba không đổi.

Định luật Charles nói rằng thể tích và nhiệt độ tỷ lệ thuận với nhau miễn là áp suất không đổi. Biểu thức toán học của luật này là như sau:

V = K₂ T

Mặt khác, định luật Boyle thiết lập rằng áp suất và thể tích có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau khi nhiệt độ không đổi. Luật Boyle được tóm tắt về mặt toán học như sau:

P ∙ V = K₁

Cuối cùng, định luật Gay-Lussac tuyên bố rằng nhiệt độ và áp suất tỷ lệ thuận với các trường hợp trong đó thể tích của khí không thay đổi. Về mặt toán học, luật được thể hiện như sau:

P = K₃ T

Trong biểu hiện K nói₁, K₂ và K₃ chúng đại diện cho các hằng số khác nhau.

Định luật khí lý tưởng

Định luật chung về khí có thể được lấy từ định luật khí lý tưởng. Định luật về khí lý tưởng là phương trình trạng thái của khí lý tưởng.

Một loại khí lý tưởng là một loại khí giả định được cấu thành bởi các hạt có tính chất đúng giờ. Các phân tử của các khí này không tác dụng lực hấp dẫn với nhau và các cú sốc của chúng được đặc trưng bởi sự đàn hồi hoàn toàn. Theo cách này, giá trị của động năng của nó tỷ lệ thuận với nhiệt độ của nó.

Các khí thực sự có hành vi giống với các khí lý tưởng là các khí đơn trị khi chúng ở áp suất thấp và nhiệt độ cao.

Biểu thức toán học của định luật khí lý tưởng là như sau:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Phương trình n này là số mol và R là hằng số phổ của các khí lý tưởng có giá trị là 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Ứng dụng

Cả hai luật khí kết hợp và pháp luật của Boyle, Charles và Gay-Lussac có thể được tìm thấy trong nhiều hiện tượng vật lý. Tương tự, phục vụ để giải thích sự hoạt động của nhiều và đa dạng các thiết bị cơ khí của cuộc sống hàng ngày.

Ví dụ, trong một nồi áp suất bạn có thể tuân thủ pháp luật Gay Lussac. Trong khối lượng nồi vẫn không đổi, vì vậy nếu nhiệt độ của khí tích tụ trong này làm tăng áp suất bên trong của nồi cũng làm tăng.

Một ví dụ thú vị khác là khinh khí cầu. Hoạt động của nó dựa trên Luật Charles. Vì áp suất khí quyển có thể được coi là thực tế không đổi, điều xảy ra khi khí làm đầy quả bóng được đốt nóng là thể tích mà nó chiếm giữ tăng lên; vì vậy mật độ của nó bị giảm và quả cầu có thể bay lên.

Bài tập đã giải quyết

Bài tập đầu tiên

Xác định nhiệt độ cuối cùng của khí có áp lực ban đầu của 3 bầu khí quyển bị bẻ cong để áp suất khí quyển 6, trong khi khối lượng của nó là giảm từ một khối lượng 2 lít đến 1 lít, biết nhiệt độ khí ban đầu là 208, 25 ºK.

Giải pháp

Thay thế trong biểu thức sau:

 P₁ V₁ / T₁ = P₂ V₂ / T₂

bạn phải:

3 ∙ 2 / 208,25  = 6 1 / T₂

Dọn dẹp, bạn có được điều đó T₂ = 208,25 ºK

Bài tập thứ hai

Đưa ra dưới áp suất 600 mm Hg khí chiếm một thể tích 670 ml và nhiệt độ 100 ° C, xác định những áp lực của nó ở 473 ° K nếu ở nhiệt độ đó chiếm một khối lượng 1500 ml.

Giải pháp

Ở nơi đầu tiên, nên (và nói chung, cần thiết) để chuyển đổi tất cả dữ liệu thành các đơn vị của hệ thống quốc tế. Vì vậy, bạn phải:

P₁ = 600/760 = 0,789473684 atm khoảng 0,79 atm

V₁ = 0,67 l

T₁ = 373 ºK

P₂ = = ?

V₂ = 1,5 l

T₂ = 473 ºK

Thay thế trong biểu thức sau:

 P₁ V₁ / T₁ = P₂ V₂ / T₂

bạn phải:

0,79 0,67 / 373 = P₂ ∙ 1,5 / 473

Xóa P₂ bạn có thể:

P₂ = 0,484210526 khoảng 0,48 atm

Tài liệu tham khảo

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Nguyên tắc cơ bản của hóa học. Barcelona: Biên tập Ariel, S.A.
2. Laider, Keith, J. (1993). Nhà xuất bản Đại học Oxford, ed. Thế giới hóa lý.
3. Luật khí chung. (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 8 tháng 5 năm 2018, từ es.wikipedia.org.
4. Luật khí. (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 8 tháng 5 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Nguyên tắc hóa học. Công ty Houghton Mifflin.