Elämä

Kaasujen opas

Kaasujen opas


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kaasu on ainetila, jolla ei ole määriteltyä muotoa tai tilavuutta. Kaasuilla on oma ainutlaatuinen käyttäytymisensä riippuen monista muuttujista, kuten lämpötilasta, paineesta ja tilavuudesta. Vaikka kukin kaasu on erilainen, kaikki kaasut toimivat samalla tavalla. Tämä opas tuo esiin kaasukemiaan liittyvät käsitteet ja lait.

Kaasun ominaisuudet

Kaasupallo. Paul Taylor, Getty Images

Kaasu on ainetila. Hiukkaset, jotka muodostavat kaasun, voivat vaihdella yksittäisistä atomeista monimutkaisiin molekyyleihin. Jotkut muut kaasua koskevat tiedot:

  • Kaasut ottavat säiliön muodon ja tilavuuden.
  • Kaasuilla on alhaisemmat tiheydet kuin niiden kiinteillä tai nestemäisillä faaseilla.
  • Kaasut puristetaan helpommin kuin niiden kiinteät tai nestemäiset faasit.
  • Kaasut sekoittuvat täysin ja tasaisesti, kun ne rajoitetaan samaan tilavuuteen.
  • Kaikki ryhmän VIII alkuaineet ovat kaasuja. Nämä kaasut tunnetaan jalokaasuna.
  • Elementit, jotka ovat kaasuja huoneenlämpötilassa ja normaalissa paineessa, ovat kaikki ei-metalleja.

Paine

Paine on voiman määrän mitta pinta-alayksikköä kohti. Kaasun paine on voiman määrä, jonka kaasu kohdistaa pintaan sen tilavuuden sisällä. Kaasut, joissa on korkea paine, käyttävät enemmän voimaa kuin matalan paineen kaasut.
SI-paineyksikkö on pascal (symboli Pa). Pascal on yhtä suuri kuin 1 newtonin voima neliömetriä kohti. Tämä yksikkö ei ole kovin hyödyllinen käsitellessä kaasuja todellisissa olosuhteissa, mutta se on standardi, joka voidaan mitata ja toistaa. Monet muut paineyksiköt ovat kehittyneet ajan myötä, ja ne käsittelevät lähinnä kaasua, jonka olemme parhaiten perehtyneitä: ilmaa. Ongelma ilmassa, paine ei ole vakio. Ilmanpaine riippuu merenpinnan korkeudesta ja monista muista tekijöistä. Monet paineyksiköt perustuivat alun perin keskimääräiseen ilmanpaineeseen merenpinnan tasolla, mutta niistä on tullut standardisoituja.

Lämpötila

Lämpötila on aineen ominaisuus, joka liittyy komponenttihiukkasten energian määrään.
Tämän energian määrän mittaamiseksi on kehitetty useita lämpötila-asteikkoja, mutta SI-vakioasteikko on Kelvin-lämpötila-asteikko. Kaksi muuta yleistä lämpötila-asteikkoa ovat Fahrenheit (° F) ja Celsius (° C) asteikot.
Kelvin-asteikko on ehdoton lämpötila-asteikko ja sitä käytetään melkein kaikissa kaasulaskelmissa. Kaasuongelmien kanssa työskennellessä on tärkeää muuttaa lämpötilan lukemat Kelviniksi.
Muuntokaavat lämpötila-asteikkojen välillä:
K = ° C + 273,15
° C = 5/9 (° F - 32)
° F = 9/5 ° C + 32

STP - normaali lämpötila ja paine

STP tarkoittaa standardilämpötilaa ja -painetta. Se viittaa olosuhteisiin paineen 1 ilmakehässä lämpötilassa 273 K (0 ° C). STP: tä käytetään yleisesti laskelmissa, jotka liittyvät kaasujen tiheyteen tai muissa tapauksissa, joissa on vakio-olosuhteet.
STP: llä ihanteellisen kaasun mooli vie 22,4 litran tilavuuden.

Daltonin osapaineiden laki

Daltonin lain mukaan kaasuseoksen kokonaispaine on yhtä suuri kuin komponenttikaasujen kaikkien yksittäisten paineiden summa.
Pkaikki yhteensä = PKaasu 1 + PKaasu 2 + PKaasu 3 +…
Komponenttikaasun yksilöllinen paine tunnetaan kaasun osapaineena. Osapaine lasketaan kaavalla
Pminä = XminäPkaikki yhteensä
missä
Pminä = yksittäisen kaasun osapaine
Pkaikki yhteensä = kokonaispaine
Xminä = yksittäisen kaasun moolifraktio
Moolijae, Xminä, lasketaan jakamalla yksittäisen kaasun moolien lukumäärä sekoitetun kaasun moolien kokonaismäärällä.

Avogadro-kaasulaki

Avogadro-lain mukaan kaasun tilavuus on suoraan verrannollinen kaasumoolien lukumäärään, kun paine ja lämpötila pysyvät vakiona. Pohjimmiltaan: Kaasulla on määrä. Lisää enemmän kaasua, kaasu vie enemmän tilavuutta, jos paine ja lämpötila eivät muutu.
V = kn
missä
V = tilavuus k = vakio n = moolien lukumäärä
Avogadro-laki voidaan myös ilmaista
Vminä/ nminä = Vf/ nf
missä
Vminä ja Vf ovat alkuperäisiä ja lopullisia määriä
nminä ja nf ovat moolien alkuperäinen ja lopullinen lukumäärä

Boylen kaasulaki

Boylen kaasulaki toteaa, että kaasun tilavuus on kääntäen verrannollinen paineeseen, kun lämpötilaa pidetään vakiona.
P = k / V
missä
P = paine
k = vakio
V = tilavuus
Boylen laki voidaan myös ilmaista
PminäVminä = PfVf
missä Pminä ja Pf ovat lähtö- ja loppupaineita Vminä ja Vf ovat lähtö- ja loppupaineita
Kun tilavuus kasvaa, paine pienenee tai tilavuuden pienentyessä paine kasvaa.

Kaarlen kaasulaki

Kaarlen kaasulaki ilmoittaa, että kaasun tilavuus on verrannollinen sen absoluuttiseen lämpötilaan, kun paine pidetään vakiona.
V = kT
missä
V = tilavuus
k = vakio
T = absoluuttinen lämpötila
Kaarlen laki voidaan ilmaista myös
Vminä/ Tminä = Vf/ Tminä
missä Vminä ja Vf ovat alkuperäiset ja lopulliset volyymit
Tminä ja Tf ovat alkuperäiset ja lopulliset absoluuttiset lämpötilat
Jos paine pidetään vakiona ja lämpötila nousee, kaasun tilavuus kasvaa. Kun kaasu jäähtyy, tilavuus vähenee.

Guy-Lussacin kaasulaki

Guy-Lussacin kaasulain mukaan kaasun paine on verrannollinen sen absoluuttiseen lämpötilaan, kun tilavuus pidetään vakiona.
P = kT
missä
P = paine
k = vakio
T = absoluuttinen lämpötila
Guy-Lussacin laki voidaan myös ilmaista
Pminä/ Tminä = Pf/ Tminä
missä Pminä ja Pf ovat lähtö- ja loppupaineita
Tminä ja Tf ovat alkuperäiset ja lopulliset absoluuttiset lämpötilat
Jos lämpötila nousee, kaasun paine kasvaa, jos tilavuus pidetään vakiona. Kun kaasu jäähtyy, paine laskee.

Ihanteellinen kaasulaki tai yhdistetyn kaasun laki

Ihanteellinen kaasulaki, joka tunnetaan myös nimellä yhdistetty kaasulaki, on kaikkien aiempien kaasulakien muuttujien yhdistelmä. Ihanteellinen kaasulaki ilmaistaan ​​kaavalla
PV = nRT
missä
P = paine
V = tilavuus
n = kaasumoolien lukumäärä
R = ihanteellinen kaasuvakio
T = absoluuttinen lämpötila
R-arvo riippuu paine-, tilavuus- ja lämpötilayksiköistä.
R = 0,0821 litraa · atm / mol · K (P = atm, V = L ja T = K)
R = 8,3145 J / mol · K (paine x tilavuus on energia, T = K)
R = 8,2057 m3· Atm / mol · K (P = atm, V = kuutiometri ja T = K)
R = 62,3637 L · Torr / mol · K tai L · mmHg / mol · K (P = torr tai mmHg, V = L ja T = K)
Ihanteellinen kaasulaki toimii hyvin kaasuille normaaleissa olosuhteissa. Epäsuotuisiin olosuhteisiin kuuluvat korkeat paineet ja erittäin matalat lämpötilat.

Kaasujen kineettinen teoria

Kaasujen kineettinen teoria on malli selittää ihanteellisen kaasun ominaisuudet. Malli tekee neljä perusoletusta:

  1. Kaasun muodostavien yksittäisten hiukkasten tilavuuden oletetaan olevan vähäinen verrattuna kaasun tilavuuteen.
  2. Hiukkaset ovat jatkuvasti liikkeessä. Hiukkasten ja säiliön rajojen väliset törmäykset aiheuttavat kaasun paineen.
  3. Yksittäiset kaasuhiukkaset eivät kohdista mitään voimia toisiinsa.
  4. Kaasun keskimääräinen kineettinen energia on suoraan verrannollinen kaasun absoluuttiseen lämpötilaan. Kaasuseoksessa olevilla kaasuilla tietyssä lämpötilassa on sama keskimääräinen kineettinen energia.

Kaasun keskimääräinen kineettinen energia ilmaistaan ​​kaavalla:
KEAVE = 3RT / 2
missä
KEAVE = keskimääräinen kineettinen energia R = ihanteellinen kaasuvakio
T = absoluuttinen lämpötila
Yksittäisten kaasuhiukkasten keskimääräinen nopeus tai neliöjuuren keskimääräinen nopeus voidaan löytää kaavan avulla
vrMS = 3RT / M1/2
missä
vrMS = keskimääräinen tai juuri keskimääräinen neliönopeus
R = ihanteellinen kaasuvakio
T = absoluuttinen lämpötila
M = moolimassa

Kaasun tiheys

Ihanteellisen kaasun tiheys voidaan laskea kaavalla
ρ = PM / RT
missä
ρ = tiheys
P = paine
M = moolimassa
R = ihanteellinen kaasuvakio
T = absoluuttinen lämpötila

Grahamin diffuusio- ja effuusiolaki

Grahamin laki huomioi kaasun diffuusion tai effuusionopeuden kääntäen verrannollisesti kaasun moolimassan neliöjuureen.
r (M)1/2 = vakio
missä
r = diffuusion tai effuusionopeus
M = moolimassa
Kahden kaasun nopeuksia voidaan verrata toisiinsa kaavaa käyttämällä
R1/ R2 = (M2)1/2/ (M1)1/2

Oikeat kaasut

Ihanteellinen kaasulaki on hyvä lähestymistapa todellisten kaasujen käyttäytymiseen. Ideaalikaasulain ennustamat arvot ovat tyypillisesti 5%: n sisällä mitattujen reaalimaailman arvoista. Ihanteellinen kaasulaki epäonnistuu, kun kaasun paine on erittäin korkea tai lämpötila on erittäin matala. Van der Waals -yhtälö sisältää kaksi modifikaatiota ideaalikaasulakiin ja sitä käytetään ennakoimaan tarkemmin todellisten kaasujen käyttäytymistä.
Van der Waals -yhtälö on
(P + an2/ V2) (V - nb) = nRT
missä
P = paine
V = tilavuus
a = kaasun ainutlaatuinen painekorjausvakio
b = kaasun ainutlaatuinen tilavuuskorjausvakio
n = kaasumoolien lukumäärä
T = absoluuttinen lämpötila
Van der Waals -yhtälöön sisältyy paineen ja tilavuuden korjaus molekyylien välisten vuorovaikutusten huomioon ottamiseksi. Toisin kuin ihanteelliset kaasut, todellisen kaasun yksittäisillä hiukkasilla on vuorovaikutus toistensa kanssa ja niillä on selvä tilavuus. Koska jokainen kaasu on erilainen, jokaisella kaasulla on omat korjauksensa tai arvot a ja b: lle van der Waals -yhtälössä.

Harjoittelulaskelma ja testi

Testaa mitä olet oppinut. Kokeile näitä tulostettavia kaasulakeja koskevia taulukkoja:
Kaasulakien laskentataulukko
Kaasulaki-taulukko vastauksineen
Kaasulaki-taulukko vastauksineen ja näytetyllä työllä
On myös kaasulain käytännön testi, josta löytyy vastauksia.


Katso video: 80-luvun B-ryhmäläinen oli hengenvaraalinen auto.  Hannu Mikkola & Audi S1 Quattro. KAASUJALKA (Heinäkuu 2022).


Kommentit:

  1. Gogami

    Melko oikein! Pidän tästä ideasta, olen täysin samaa mieltä.

  2. Abisha

    Tilaan kaikki yllä olevat. Voimme kommunikoida tästä aiheesta. Täällä tai pm.

  3. Airleas

    Ajatuksesi on vain hienoa

  4. Ames

    a No bad question

  5. Chano

    onko jotain vastaavaa?



Kirjoittaa viestin