القانون العام لصيغ الغازات والتطبيقات والتمارين التي تم حلها

ال القانون العام للغازات هو نتيجة الجمع بين قانون بويل ماريوت ، قانون تشارلز وقانون غاي لوساك ؛ في الواقع ، يمكن اعتبار هذه القوانين الثلاثة حالات معينة من القانون العام للغازات. بدوره ، يمكن اعتبار القانون العام للغازات بمثابة تخصيص لقانون الغازات المثالية.

يحدد القانون العام للغازات علاقة بين حجم وضغط ودرجة حرارة الغاز. وبهذه الطريقة ، يوضح أنه ، نظرًا للغاز ، فإن ناتج ضغطه من خلال الحجم الذي يحتله مقسومًا على درجة الحرارة التي يظل دائمًا ثابتًا فيها.

الغازات موجودة في عمليات مختلفة للطبيعة وفي عدد كبير من التطبيقات الصناعية واليومية. لذلك ، ليس من المستغرب أن يكون للقانون العام للغازات تطبيقات متعددة ومتنوعة.

على سبيل المثال ، يسمح هذا القانون بشرح تشغيل الأجهزة الميكانيكية المختلفة مثل مكيفات الهواء والثلاجات وتشغيل بالونات الهواء الساخن ، ويمكن استخدامه حتى لشرح عمليات تشكيل السحب..

مؤشر

• 1 الصيغ
  • 1.1 قانون بويل ماريوت ، قانون تشارلز وقانون غاي لوساك
  • 1.2 قانون الغازات المثالية
• 2 التطبيقات
• 3 تمارين حلها
  • 3.1 التمرين الأول
  • 3.2 التمرين الثاني
• 4 المراجع

الصيغ

الصياغة الرياضية للقانون هي كما يلي:

P ∙ V / T = K

في هذا التعبير P هو الضغط ، تمثل T درجة الحرارة (بالدرجات كلفن) ، V هي حجم الغاز ، وتمثل K قيمة ثابتة.

يمكن استبدال التعبير السابق بما يلي:

P₁ ∙ الخامس₁ / ت₁ = ف₂ ∙ الخامس₂ / ت₂

هذه المعادلة الأخيرة مفيدة جدًا لدراسة التغيرات التي تحدثها الغازات عند تعديل واحد أو اثنين من المتغيرات الديناميكية الحرارية (الضغط ودرجة الحرارة والحجم)..

قانون بويل ماريوت ، قانون تشارلز وقانون غاي لوساك

يرتبط كل من القوانين المذكورة أعلاه باثنين من المتغيرات الديناميكية الحرارية ، في حالة بقاء المتغير الثالث ثابتًا.

ينص قانون تشارلز على أن الحجم ودرجة الحرارة يتناسبان بشكل مباشر طالما ظل الضغط على حاله. التعبير الرياضي لهذا القانون هو:

الخامس = ك₂ ∙ T

من ناحية أخرى ، ينص قانون بويل على أن للضغط والحجم علاقة التناسب العكسي مع بعضها البعض عندما تظل درجة الحرارة ثابتة. تم تلخيص قانون بويل رياضيا على النحو التالي:

P ∙ V = K₁

أخيرًا ، ينص قانون Gay-Lussac على أن درجة الحرارة والضغط تتناسبان مباشرةً مع الحالات التي لا يتغير فيها حجم الغاز. رياضيا ، يتم التعبير عن القانون على النحو التالي:

ف = ك₃ ∙ T

في تعبير K قال₁, K₂ و K₃ أنها تمثل ثوابت مختلفة.

قانون الغازات المثالية

يمكن الحصول على القانون العام للغازات من قانون الغازات المثالية. قانون الغازات المثالية هو معادلة حالة الغاز المثالي.

الغاز المثالي هو غاز افتراضي يتكون من جزيئات ذات طبيعة دقيقة. لا تمارس جزيئات هذه الغازات أي قوة جاذبية مع بعضها البعض وتتميز صدماتها بالمرونة التامة. وبهذه الطريقة ، فإن قيمة طاقتها الحركية تتناسب طرديا مع درجة حرارتها.

الغازات الحقيقية التي يشبه سلوكها الغازات المثالية هي الغازات الأحادية الذروة عندما تكون في ضغوط منخفضة ودرجات حرارة عالية.

التعبير الرياضي لقانون الغازات المثالية هو ما يلي:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

هذه المعادلة n هي عدد الشامات و R هي الثابت العالمي للغازات المثالية التي تبلغ قيمتها 0.082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

تطبيقات

يمكن العثور على القانون العام للغازات وقوانين بويل ماريوت وتشارلز وغاي لوساك في العديد من الظواهر الفيزيائية. وبالمثل ، فإنها تعمل على شرح تشغيل العديد من الأجهزة الميكانيكية ومتنوعة من الحياة اليومية.

على سبيل المثال ، في طنجرة الضغط ، يمكنك مراقبة قانون Gay Lussac. يبقى الحجم في الوعاء ثابتًا ، لذا إذا قمت بزيادة درجة حرارة الغازات المتراكمة فيه ، فإن الضغط الداخلي للوعاء يزداد أيضًا.

مثال آخر مثير للاهتمام هو منطاد الهواء الساخن. ويستند عملها على قانون تشارلز. نظرًا لأن الضغط الجوي يمكن اعتباره ثابتًا من الناحية العملية ، فإن ما يحدث عند تسخين الغاز الذي يملأ البالون هو زيادة الحجم الذي يشغله ؛ لذلك يتم تقليل كثافته ويمكن أن يصعد العالم.

تمارين حلها

التمرين الأول

حدد درجة حرارة الغاز النهائية التي يتضاعف ضغطها الأولي المكون من 3 أجواء للوصول إلى ضغط يبلغ 6 أجواء ، مع تقليل حجمه من حجم 2 لتر إلى 1 لتر ، مع العلم أن درجة حرارة الغاز الأولية كانت 208 ، 25 كرونة.

حل

استبدال في التعبير التالي:

 P₁ ∙ الخامس₁ / ت₁ = ف₂ ∙ الخامس₂ / ت₂

عليك أن:

3 ∙ 2 / 208.25  = 6 ∙ 1 / T₂

المقاصة ، تحصل على ذلك تي₂ = 208،25 كرونة

التمرين الثاني

بالنظر إلى الغاز الذي يتعرض لضغط يبلغ 600 ملم زئبق ، ويشغل حجمًا 670 مل وعند درجة حرارة 100 درجة مئوية ، حدد ما سيكون عليه الضغط عند 473 درجة مئوية إذا كان يحتل في تلك الدرجة حجمًا 1500 مل.

حل

في المقام الأول ، من المستحسن (وبشكل عام ، ضروري) تحويل جميع البيانات إلى وحدات في النظام الدولي. لذلك ، عليك:

P₁ = 600/760 = 0.789473684 أجهزة الصراف الآلي حوالي 0.79 أجهزة الصراف الآلي

V₁ = 0.67 لتر

تي₁ = 373 كرونة

P₂ = ?

V₂ = 1.5 لتر

تي₂ = 473 كرونة

استبدال في التعبير التالي:

 P₁ ∙ الخامس₁ / ت₁ = ف₂ ∙ الخامس₂ / ت₂

عليك أن:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = P₂ ∙ 1.5 / 473

المقاصة P₂ تحصل على:

P₂ = 0.484210526 حوالي 0.48 أجهزة الصراف الآلي

مراجع

1. شيافيلو ، ماريو ؛ فيسينتي ريبس ، ليوناردو بالميسانو (2003). أساسيات الكيمياء. برشلونة: افتتاحية أرييل ، إس.
2. Laider، Keith، J. (1993). مطبعة جامعة أكسفورد ، أد. عالم الكيمياء الفيزيائية.
3. قانون الغاز العام. (بدون تاريخ). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 8 مايو 2018 ، من es.wikipedia.org.
4. قوانين الغاز. (بدون تاريخ). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 8 مايو 2018 ، من en.wikipedia.org.
5. زومدال ، ستيفن إس (1998). المبادئ الكيميائية. شركة هوتون ميفلين.