Kontrol Clapeyron Mendeleev. gas ideal

Gas adalah salah satu dari empat keadaan agregasi di mana materi dapat berada.

Partikel yang membentuk gas sangat mobile. Mereka bergerak hampir bebas dan acak, secara berkala bertabrakan satu sama lain seperti bola bilyar. Tumbukan seperti ini disebut tumbukan elastis . Selama tabrakan, mereka secara dramatis mengubah sifat gerakan mereka.

Karena dalam zat gas jarak antara molekul, atom, dan ion jauh lebih besar daripada ukurannya, partikel-partikel ini berinteraksi sangat lemah satu sama lain, dan energi potensial interaksinya sangat kecil dibandingkan dengan energi kinetik.

Ikatan antar molekul dalam gas nyata bersifat kompleks. Oleh karena itu, juga cukup sulit untuk menggambarkan ketergantungan suhu, tekanan, volume pada sifat-sifat molekul itu sendiri, kuantitasnya, dan kecepatan pergerakannya. Tetapi tugasnya sangat disederhanakan jika, alih-alih gas nyata, kami menganggapnya model matematika - gas ideal .

Diasumsikan bahwa dalam model gas ideal tidak ada gaya tarik-menarik dan gaya tolak menolak antar molekul. Mereka semua bergerak secara independen satu sama lain. Dan hukum mekanika Newton klasik dapat diterapkan pada masing-masing hukum tersebut. Dan mereka berinteraksi satu sama lain hanya selama tumbukan elastis. Waktu tumbukan itu sendiri sangat singkat dibandingkan dengan waktu antar tumbukan.

Gas ideal klasik

Mari kita coba membayangkan molekul-molekul gas ideal sebagai bola-bola kecil yang terletak di sebuah kubus besar pada jarak yang sangat jauh satu sama lain. Karena jarak ini, mereka tidak dapat berinteraksi satu sama lain. Oleh karena itu, energi potensial mereka adalah nol. Tapi bola-bola ini bergerak dengan kecepatan tinggi. Ini berarti mereka memiliki energi kinetik. Ketika mereka bertabrakan satu sama lain dan dengan dinding kubus, mereka berperilaku seperti bola, yaitu, mereka memantul secara elastis. Pada saat yang sama, mereka mengubah arah gerakan mereka, tetapi tidak mengubah kecepatan mereka. Seperti inilah pergerakan molekul dalam gas ideal.

1. Energi potensial interaksi antara molekul gas ideal sangat kecil sehingga diabaikan dibandingkan dengan energi kinetik.
2. Molekul dalam gas ideal juga sangat kecil sehingga dapat dianggap sebagai titik material. Dan ini berarti bahwa mereka volume total juga dapat diabaikan dibandingkan dengan volume wadah yang berisi gas. Dan volume ini juga diabaikan.
3. Waktu rata-rata antara tumbukan molekul jauh lebih lama daripada waktu interaksi mereka selama tumbukan. Oleh karena itu, waktu interaksi juga diabaikan.

Gas selalu mengikuti bentuk wadahnya. Partikel yang bergerak bertabrakan satu sama lain dan dengan dinding kapal. Selama tumbukan, setiap molekul bekerja pada dinding dengan gaya tertentu untuk waktu yang sangat singkat. Begini caranya tekanan . Tekanan gas total adalah jumlah dari tekanan semua molekul.

Persamaan keadaan gas ideal

Keadaan gas ideal ditandai oleh tiga parameter: tekanan, volume Dan suhu. Hubungan antara mereka dijelaskan oleh persamaan:

di mana R - tekanan,

V M - volume molar,

R adalah konstanta gas universal,

T - suhu mutlak(derajat Kelvin).

Karena V M = V / n , di mana V - volume, n adalah jumlah zat, dan n= m/M , kemudian

di mana M - massa gas, M - masa molar. Persamaan ini disebut persamaan Mendeleev-Claiperon .

Pada massa konstan, persamaan mengambil bentuk:

Persamaan ini disebut hukum gas terpadu .

Menggunakan hukum Mendeleev-Klaiperon, salah satu parameter gas dapat ditentukan jika dua lainnya diketahui.

proses iso

Dengan bantuan persamaan hukum gas terpadu, dimungkinkan untuk mempelajari proses di mana massa gas dan salah satu parameter terpenting - tekanan, suhu atau volume - tetap konstan. Dalam fisika, proses seperti itu disebut proses iso .

Dari Dari hukum gas terpadu, hukum gas penting lainnya mengikuti: hukum boyle-mariotte, Hukum Gay-Lussac, Hukum Charles, atau hukum kedua Gay-Lussac.

Proses isotermal

Proses dimana tekanan atau volume berubah tetapi suhunya tetap disebut proses isotermal .

Dalam proses isotermal T = konstan, m = konstan .

Perilaku gas dalam proses isotermal menggambarkan: hukum boyle-mariotte . Hukum ini ditemukan secara eksperimental Fisikawan Inggris Robert Boyle pada tahun 1662 dan Fisikawan Prancis Edme Mariotte pada tahun 1679. Dan mereka melakukannya secara independen satu sama lain. Hukum Boyle-Mariotte dirumuskan sebagai berikut: Dalam gas ideal pada suhu konstan, produk dari tekanan gas dan volumenya juga konstan.

Persamaan Boyle-Mariotte dapat diturunkan dari hukum gas terpadu. Substitusi ke rumus T = konstanta , kita mendapatkan

P · V = konstan

Itulah apa itu hukum boyle-mariotte . Hal ini dapat dilihat dari rumus bahwa Tekanan gas pada suhu konstan berbanding terbalik dengan volumenya.. Semakin tinggi tekanan, semakin rendah volume, dan sebaliknya.

Bagaimana menjelaskan fenomena ini? Mengapa tekanan berkurang ketika volume gas meningkat?

Karena suhu gas tidak berubah, frekuensi tumbukan molekul pada dinding bejana juga tidak berubah. Jika volume bertambah, maka konsentrasi molekul menjadi lebih kecil. Akibatnya, per satuan luas akan ada lebih sedikit molekul yang bertumbukan dengan dinding per satuan waktu. Tekanan turun. Ketika volume berkurang, jumlah tumbukan, sebaliknya, meningkat. Dengan demikian, tekanan juga meningkat.

Secara grafis, proses isotermal ditampilkan pada bidang kurva, yang disebut isoterm . Dia memiliki bentuk hiperbola.

Setiap nilai suhu memiliki isotermnya sendiri. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi isoterm yang sesuai.

proses isobarik

Proses perubahan suhu dan volume gas pada tekanan tetap disebut isobarik . Untuk proses ini m = konstan, P = konstan.

Ketergantungan volume gas pada suhunya pada tekanan konstan juga ditetapkan secara eksperimental Kimiawan dan fisikawan Prancis Joseph Louis Gay-Lussac yang menerbitkannya pada tahun 1802. Oleh karena itu, disebut Hukum Gay-Lussac : " Dll dan tekanan konstan, rasio volume massa konstan gas terhadap suhu absolutnya adalah nilai konstan.

Pada P = konstan persamaan hukum gas terpadu menjadi Persamaan Gay-Lussac .

Contoh proses isobarik adalah gas di dalam silinder di mana piston bergerak. Saat suhu naik, frekuensi tumbukan molekul dengan dinding meningkat. Tekanan meningkat dan piston naik. Akibatnya, volume yang ditempati oleh gas di dalam silinder meningkat.

Secara grafis, proses isobarik diwakili oleh garis lurus yang disebut isobar .

Semakin tinggi tekanan dalam gas, semakin rendah isobar yang sesuai terletak pada grafik.

Proses isokhorik

isokhorik, atau isokhorik, disebut proses perubahan tekanan dan suhu gas ideal pada volume konstan.

Untuk proses isokhorik m = konstan, V = konstan.

Sangat mudah untuk membayangkan proses seperti itu. Itu terjadi di bejana dengan volume tetap. Misalnya, dalam silinder, piston di mana tidak bergerak, tetapi tetap kaku.

Proses isokhorik dijelaskan hukum Charles : « Untuk massa gas tertentu pada volume konstan, tekanannya sebanding dengan suhu". Penemu dan ilmuwan Prancis Jacques Alexandre Cesar Charles membangun hubungan ini dengan bantuan eksperimen pada tahun 1787. Pada tahun 1802, Gay-Lussac menetapkannya. Oleh karena itu, hukum ini kadang-kadang disebut Hukum kedua Gay-Lussac.

Pada V = konstan dari persamaan hukum gas terpadu kita mendapatkan persamaan hukum charles, atau Hukum kedua Gay-Lussac .

Pada volume konstan, tekanan gas meningkat ketika suhunya meningkat. .

Pada grafik, proses isokhorik ditampilkan oleh garis yang disebut isokore .

Bagaimana lebih banyak volume ditempati oleh gas, semakin rendah isochore yang sesuai dengan volume ini.

Pada kenyataannya, tidak ada parameter gas yang dapat dijaga konstan. Ini hanya dapat dilakukan dalam kondisi laboratorium.

Tentu saja, gas ideal tidak ada di alam. Tetapi dalam gas yang benar-benar dijernihkan pada suhu dan tekanan yang sangat rendah tidak melebihi 200 atmosfer, jarak antar molekul jauh lebih besar daripada ukurannya. Oleh karena itu, sifat mereka mendekati sifat gas ideal.

1. Gas ideal adalah gas yang tidak memiliki gaya interaksi antarmolekul. Dengan tingkat akurasi yang cukup, gas dapat dianggap ideal dalam kasus di mana keadaannya dipertimbangkan, yang jauh dari daerah transformasi fasa.
2. Hukum berikut ini berlaku untuk gas ideal:

a) Hukum Boyle - Mapuomma: pada suhu dan massa konstan, produk dari nilai numerik tekanan dan volume gas adalah konstan:
pV = konstanta

Secara grafis, hukum ini dalam koordinat V digambarkan oleh garis yang disebut isoterm (Gbr. 1).

b) Hukum Gay-Lussac: pada tekanan konstan, volume sejumlah massa gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya:
V = V0(1 + at)

di mana V adalah volume gas pada suhu t, °С; V0 adalah volumenya pada 0°C. Nilai a disebut koefisien suhu muai volume. Untuk semua gas a = (1/273°С-1). Akibatnya,
V = V0(1 +(1/273)t)

Secara grafis, ketergantungan volume pada suhu digambarkan oleh garis lurus - sebuah isobar (Gbr. 2). Pada suhu yang sangat rendah (mendekati -273°С) hukum Gay-Lussac tidak terpenuhi, oleh karena itu garis utuh digantikan oleh garis putus-putus pada grafik.

c) Hukum Charles: pada volume konstan, tekanan suatu massa gas tertentu berbanding lurus dengan suhu mutlaknya:
p = p0(1+gt)

di mana p0 adalah tekanan gas pada suhu t = 273,15 K.
Nilai g disebut koefisien temperatur tekanan. Nilainya tidak tergantung pada sifat gas; untuk semua gas = 1/273 °C-1. Lewat sini,
p = p0(1 +(1/273)t)

Ketergantungan grafis tekanan pada suhu digambarkan oleh garis lurus - sebuah isokore (Gbr. 3).

d) Hukum Avogadro: pada tekanan dan suhu yang sama, dan volume yang sama berbagai gas ideal terkandung nomor yang sama molekul; atau, yang sama: pada tekanan dan suhu yang sama, gram-molekul gas ideal yang berbeda menempati volume yang sama.
Jadi, misalnya, dalam kondisi normal (t \u003d 0 ° C dan p \u003d 1 atm \u003d 760 mm Hg), molekul gram dari semua gas ideal menempati volume Vm \u003d 22,414 liter Jumlah molekul dalam 1 cm3 gas ideal pada kondisi normal, disebut bilangan Loschmidt; itu sama dengan 2,687*1019> 1/cm3
3. Persamaan keadaan untuk gas ideal berbentuk:
pVm=RT

di mana p, Vm dan T adalah tekanan, volume molar dan suhu absolut gas, dan R adalah konstanta gas universal, secara numerik sama dengan kerja yang dilakukan oleh 1 mol gas ideal selama pemanasan isobarik sebesar satu derajat:
R \u003d 8,31 * 103 J / (kmol * derajat)

Untuk massa gas M yang berubah-ubah, volumenya akan menjadi V = (M/m)*Vm dan persamaan keadaan memiliki bentuk:
pV = (M/m) RT

Persamaan ini disebut persamaan Mendeleev-Clapeyron.
4. Dari persamaan Mendeleev-Clapeyron dapat disimpulkan bahwa jumlah n0 molekul yang terkandung dalam satuan volume gas ideal sama dengan
n0 = NA/Vm = p*NA /(R*T) = p/(kT)

di mana k \u003d R / NA \u003d 1/38 * 1023 J / deg - Konstanta Boltzmann, NA - bilangan Avogadro.

Persamaan ini berlaku untuk semua gas dalam jumlah berapa pun dan untuk semua nilai P, V, dan T di mana gas dapat dianggap ideal

di mana R adalah konstanta gas universal;

R \u003d 8,314 J / mol k \u003d 0,0821 l amu / mol k

Komposisi campuran gas dinyatakan menggunakan fraksi volume - rasio volume komponen tertentu dengan volume total campuran

di mana adalah fraksi volume komponen X, V(x) adalah volume komponen X; V adalah volume sistem.

Pecahan volume adalah besaran tak berdimensi, dinyatakan dalam pecahan satuan atau sebagai persentase.

IV. Contoh pemecahan masalah.

Tugas 1. Berapa volume yang ditempati oleh 0,2 mol gas pada N.O.?

Solusi: Jumlah zat ditentukan oleh rumus:

Tugas 2. Berapa volume pada n.o. membutuhkan waktu 11 tahun. karbon dioksida?

Solusi: Jumlah zat ditentukan

Tugas 3. Hitung kerapatan relatif hidrogen klorida untuk nitrogen, untuk hidrogen, untuk udara.

Solusi: Kepadatan relatif ditentukan oleh rumus:

Tugas 4.Perhitungan berat molekul gas untuk volume tertentu.

Massa 327 ml gas pada 13 0 C dan tekanan 1,04 * 10 5 Pa adalah 828 g.

Hitung berat molekul gas.

Solusi: Anda dapat menghitung berat molekul gas menggunakan persamaan Mendeleev-Clapeyron:

Nilai konstanta gas ditentukan oleh satuan pengukuran yang diterima. Jika tekanan diukur dalam Pa, dan volume dalam m3, maka.

Tugas 5. Perhitungan massa mutlak dalam molekul suatu zat.

1. Tentukan massa molekul gas, jika massa 1 liter gas pada n.o. sama dengan 1.785g.

Solusi: Berdasarkan volume molekul gas, kami menentukan massa satu mol gas

di mana m adalah massa gas;

M adalah massa molar gas;

Vm adalah volume molar, 22,4 l/mol;

V adalah volume gas.

2. Jumlah molekul dalam satu mol zat sama dengan konstanta Avogadro (). Jadi, jumlah molekul adalah:

Tugas 6. Berapa banyak molekul yang terkandung dalam 1 ml hidrogen pada n.o.?

Solusi: Menurut hukum Avogadro, 1 mol gas pada n.o. menempati volume 22,4 liter, 1 mol gas mengandung (mol -1) molekul.

22,4 l mengandung 6,02 * 10 23 molekul

1 ml hidrogen mengandung molekul X

Tugas 7. Derivasi rumus.

SAYA. bahan organik mengandung karbon (fraksi massa 84,21%) dan hidrogen (15,79%). Massa jenis uap zat di udara adalah 3,93.

Tentukan rumus zat.

Solusi: Kami menyajikan rumus zat dalam bentuk CxHy.

1. Hitung massa molar hidrokarbon menggunakan kerapatan udara.

2. Tentukan jumlah zat karbon dan hidrogen

II. Tentukan rumus zat. Dengan kandungan 145 g, diperoleh 330 g CO 2 dan 135 g H 2 O. Massa jenis uap relatif zat ini untuk hidrogen adalah 29.

1. Tentukan massa zat yang tidak diketahui:

2. Tentukan massa hidrogen:

2.2. Tentukan massa karbon:

2.3. Kami menentukan apakah ada elemen ketiga - oksigen.

Itu. m(O) = 40g

Untuk menyatakan persamaan yang dihasilkan dalam bilangan bulat (karena ini adalah jumlah atom dalam molekul), kita membagi semua bilangannya dengan yang lebih kecil.

Maka rumus paling sederhana dari zat yang tidak diketahui adalah C 3 H 6 O.

2.5. → rumus paling sederhana adalah zat yang tidak diketahui yang diinginkan.

Jawab: C 3 H 5 O

Tugas 8: (Selesaikan sendiri)

Senyawa tersebut mengandung 46,15% karbon, sisanya nitrogen. Kepadatan udara adalah 1,79.

Temukan rumus sebenarnya dari senyawa tersebut.

Tugas 9: (putuskan sendiri)

Apakah jumlah molekulnya sama?

a) dalam 0,5 g nitrogen dan 0,5 g metana

b) dalam 0,5 l nitrogen dan 0,5 l metana

c) dalam campuran 1,1 g CO2 dan 2,4 g ozon dan 1,32 g CO2 dan 2,16 g ozon

Tugas 10: Massa jenis relatif hidrogen halida di udara 2.8. Tentukan massa jenis gas ini di udara dan beri nama.

Solusi: menurut hukum keadaan gas, mis. perbandingan massa molar hidrogen halida (M (HX)) dengan massa molar udara (M AIR) adalah 2,8 →

Maka massa molar halogen adalah:

→ X adalah Br dan gasnya adalah hidrogen bromida.

Kepadatan relatif hidrogen bromida terhadap hidrogen:

Jawaban: 40.5, hidrogen bromida.

Seperti yang telah disebutkan, keadaan massa tertentu ditentukan oleh tiga parameter termodinamika: tekanan p, volume V dan suhu T. Ada hubungan tertentu antara parameter ini, yang disebut Persamaan negara.

Fisikawan Perancis B. Clapeyron menurunkan persamaan keadaan untuk gas ideal dengan menggabungkan hukum Boyle-Mariotte dan Gay-Lussac.

1) isotermal (isoterm 1-1¢),

2) isokhorik (isokhor 1¢-2).

Sesuai dengan hukum Boyle-Mariotte (1.1) dan Gay-Lussac (1.4), kami menulis:

Menghilangkan p 1 " dari persamaan (1.5) dan (1.6), kita memperoleh

Karena keadaan 1 dan 2 dipilih secara sewenang-wenang, untuk massa gas tertentu, nilainya tetap konstan, mis.

. (1.7)
Ekspresi (1.7) adalah persamaan Clapeyron, di mana B adalah konstanta gas, yang berbeda untuk gas yang berbeda.

Ilmuwan Rusia DIMendeleev menggabungkan persamaan Clapeyron dengan hukum Avogadro, merujuk persamaan (1.7) ke satu mol, menggunakan volume molar V m . Menurut hukum Avogadro, untuk p dan T yang sama, mol semua gas menempati volume molar yang sama V m, sehingga konstanta B akan sama untuk semua gas. Konstanta umum untuk semua gas dilambangkan dengan R dan disebut konstanta gas molar. Persamaan

hanya memenuhi gas ideal, dan itu adalah persamaan keadaan gas ideal disebut juga persamaan Mendeleev-Clapeyron.

Nilai angka kami menentukan konstanta gas molar dari rumus (1.8), dengan asumsi bahwa satu mol gas dalam kondisi normal (p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa, T 0 \u003d 273,15 K, V m \u003d 22,41 × 10 -3 m 3 / mol): R=8,31 J/(mol K).

Dari persamaan (1.8) untuk satu mol gas, dapat diteruskan ke persamaan Clapeyron-Mendeleev untuk massa gas yang berubah-ubah. Jika, pada tekanan dan suhu tertentu, satu mol gas menempati volume V m, maka dalam kondisi yang sama, massa m gas akan menempati volume, di mana M - masa molar(massa satu mol zat). Satuan massa molar adalah kilogram per mol (kg/mol). Persamaan Clapeyron-Mendeleev untuk massa m gas

di mana jumlah materi.

Bentuk yang sedikit berbeda dari persamaan keadaan gas ideal sering digunakan, memperkenalkan Konstanta Boltzmann:

Berasal dari ini, kami menulis persamaan keadaan (1.8) dalam bentuk

dimana adalah konsentrasi molekul (jumlah molekul per satuan volume). Jadi, dari persamaan

p=nkT (1.10)
maka tekanan gas ideal pada suhu tertentu berbanding lurus dengan konsentrasi molekulnya (atau kerapatan gas). Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas mengandung jumlah molekul yang sama per satuan volume. Banyaknya molekul yang terkandung dalam 1 m3 gas dalam keadaan normal disebut Nomor Loschmidt:

Persamaan dasar kinetika molekul

Teori gas ideal

Untuk menurunkan persamaan dasar teori kinetika molekuler, kita pertimbangkan gas ideal monoatomik. Mari kita asumsikan bahwa molekul gas bergerak secara acak, jumlah tumbukan timbal balik di antara mereka sangat kecil dibandingkan dengan jumlah tumbukan pada dinding bejana, dan tumbukan molekul dengan dinding bejana benar-benar elastis. Mari kita pilih beberapa area dasar DS di dinding bejana (Gbr. 50) dan hitung tekanan yang diberikan pada area ini.

Selama waktu Dt, hanya molekul-molekul yang mencapai platform DS yang terdapat dalam volume silinder dengan alas DS dan tingginya Dt (Gbr. 50).

Jumlah molekul ini sama dengan nDSDt (n-konsentrasi molekul). Namun, harus diperhitungkan bahwa molekul sebenarnya bergerak menuju area DS pada sudut yang berbeda dan memiliki kecepatan yang berbeda, dan kecepatan molekul berubah dengan setiap tumbukan. Untuk menyederhanakan perhitungan, gerakan kacau molekul digantikan oleh gerakan sepanjang tiga arah yang saling tegak lurus, sehingga setiap saat 1/3 molekul bergerak sepanjang masing-masingnya, dengan setengah (1/6) bergerak sepanjang arah ini dalam satu arah. arah, setengah di arah yang berlawanan. Maka jumlah tumbukan molekul yang bergerak ke arah tertentu pada platform DS akan menjadi 1/6nDS Dt. Ketika bertabrakan dengan platform, molekul-molekul ini akan mentransfer momentum ke sana.

Persamaan Mendeleev-Clapeyron adalah persamaan keadaan untuk gas ideal, disebut 1 mol gas. Pada tahun 1874, D. I. Mendeleev, berdasarkan persamaan Clapeyron, menggabungkannya dengan hukum Avogadro, menggunakan volume molar V m dan merujuknya ke 1 mol, menurunkan persamaan keadaan untuk 1 mol gas ideal:

pV=RT, di mana R adalah konstanta gas universal,

R = 8,31 J / (mol. K)

Persamaan Clapeyron-Mendeleev menunjukkan bahwa untuk massa gas tertentu, dimungkinkan untuk secara bersamaan mengubah tiga parameter yang mencirikan keadaan gas ideal. Untuk massa gas M yang berubah-ubah, massa molarnya adalah m: pV = (M/m) . RT. atau pV = N A kT,

di mana NA adalah bilangan Avogadro, k adalah konstanta Boltzmann.

Turunan dari persamaan:

Dengan menggunakan persamaan keadaan gas ideal, seseorang dapat menyelidiki proses di mana massa gas dan salah satu parameter - tekanan, volume atau suhu - tetap konstan, dan hanya dua lainnya yang berubah, dan secara teoritis memperoleh hukum gas untuk ini kondisi untuk mengubah keadaan gas.

proses isobarik- proses mengubah keadaan sistem pada tekanan konstan. Untuk gas dengan massa tertentu, rasio volume gas terhadap suhunya tetap konstan jika tekanan gas tidak berubah. Ini hukum Gay-Lussac. Menurut hukum Gay-Lussac, volume gas berbanding lurus dengan suhunya: V/T=const. Secara grafis, ketergantungan ini dalam Koordinat V-T digambarkan sebagai garis lurus yang keluar dari titik T=0. Garis ini disebut isobar. Tekanan yang berbeda sesuai dengan isobar yang berbeda. Hukum Gay-Lussac tidak dihormati pada suhu rendah yang mendekati suhu pencairan (kondensasi) gas.

Proses isokhorik- proses mengubah keadaan sistem pada volume konstan. Untuk massa gas tertentu, rasio tekanan gas terhadap suhunya tetap konstan jika volume gas tidak berubah. Ini adalah hukum gas Charles. Menurut hukum Charles, tekanan gas berbanding lurus dengan suhunya: P/T=const. Secara grafis, ketergantungan pada koordinat P-T ini digambarkan sebagai garis lurus yang keluar dari titik T=0. Garis ini disebut isokore. Volume yang berbeda sesuai dengan isokhor yang berbeda. Hukum Charles tidak dihormati di wilayah suhu rendah, dekat dengan suhu pencairan (kondensasi) gas.

Jadi, dari hukum pV \u003d (M / m) . RT memperoleh hukum-hukum berikut:

T = konstan=> PV = konstan- Hukum Boyle - Mariotte.

p = const => V/T = const- Hukum Gay-Lussac.

Jika gas ideal adalah campuran dari beberapa gas, maka menurut hukum Dalton, tekanan campuran gas ideal sama dengan jumlah tekanan parsial gas penyusunnya. Tekanan parsial adalah tekanan yang akan dihasilkan gas jika gas itu sendiri menempati seluruh volume yang sama dengan volume campuran.

Beberapa mungkin tertarik dengan pertanyaan, bagaimana Anda bisa menentukan konstanta Avogadro N A \u003d 6.02 10 23? Nilai bilangan Avogadro secara eksperimental ditetapkan hanya pada akhir abad ke-19 - awal abad ke-20. Mari kita jelaskan salah satu eksperimen ini.

Dalam bejana yang dievakuasi ke vakum dalam dengan volume V = 30 ml, sampel elemen radium dengan berat 0,5 g ditempatkan dan disimpan di sana selama satu tahun. Diketahui bahwa 1 g radium memancarkan 3,7 x 10 10 partikel alfa per detik. Partikel-partikel ini adalah inti helium, yang segera menerima elektron dari dinding bejana dan berubah menjadi atom helium. Sepanjang tahun, tekanan dalam bejana meningkat menjadi 7,95·10 -4 atm (pada suhu 27°C). Perubahan massa radium sepanjang tahun dapat diabaikan. Jadi, apa yang sama dengan N A?

Pertama, mari kita cari berapa banyak partikel alfa (yaitu atom helium) yang terbentuk dalam satu tahun. Mari kita nyatakan nomor ini sebagai atom N:

N = 3,7 10 10 0,5 g 60 detik 60 menit 24 jam 365 hari = 5,83 10 17 atom.

Kami menulis persamaan Clapeyron-Mendeleev PV = n RT dan perhatikan bahwa jumlah mol helium n= T/T . Dari sini:

NA = NRT = 5,83 . 10 17 . 0,0821 . 300 = 6,02 . 10 23

PP 7.95. 10 -4 . 3 . 10-2

Pada awal abad ke-20, metode penentuan konstanta Avogadro ini adalah yang paling akurat. Tetapi mengapa eksperimen itu berlangsung begitu lama (dalam waktu satu tahun)? Faktanya adalah bahwa radium sangat sulit untuk diekstraksi. Dengan jumlah yang kecil (0,5 g), peluruhan radioaktif unsur ini menghasilkan sangat sedikit helium. Dan semakin sedikit gas dalam bejana tertutup, semakin kecil tekanan yang dihasilkan dan semakin besar kesalahan pengukuran. Jelas bahwa sejumlah besar helium dapat dibentuk dari radium hanya dalam waktu yang cukup lama.