PANGKALAHATANG BATAS NG GAS: MGA PORMULA, APLIKASYON AT EHERSISYO - CHEMISTRY - 2025

Ang pangkalahatang batas ng gas ay bunga ng pagsasama-sama ng batas ni Boyle-Mariotte, batas ni Charles, at batas ni Gay-Lussac; sa katunayan, ang tatlong batas na ito ay maaaring isaalang-alang ng mga partikular na kaso ng pangkalahatang batas ng gas. Kaugnay nito, ang pangkalahatang batas ng gas ay maaaring isaalang-alang bilang isang pag-iipon ng angkop na batas ng gas.

Ang pangkalahatang batas ng gas ay nagtatatag ng isang relasyon sa pagitan ng dami, presyon at temperatura ng isang gas. Sa ganitong paraan pinatutunayan niya na, binigyan ng gas, ang produkto ng presyon nito sa dami na nasasakop na hinati ng temperatura kung saan ito matatagpuan ay palaging nananatiling pare-pareho.

Ang mga gas ay naroroon sa iba't ibang mga proseso sa likas na katangian at sa isang napakaraming aplikasyon, kapwa pang-industriya at sa pang-araw-araw na buhay. Samakatuwid, hindi nakakagulat na ang pangkalahatang batas ng gas ay may maraming at magkakaibang mga aplikasyon.

Halimbawa, ginagawang posible ang batas na ito upang maipaliwanag ang pagpapatakbo ng iba't ibang mga kagamitang pang-mekanikal tulad ng mga air conditioner at mga refrigerator, ang pagpapatakbo ng mga hot air balloon, at maaari itong magamit upang maipaliwanag ang mga proseso ng pagbuo ng ulap.

Mga formula

Ang matematika pagbabalangkas ng batas ay ang mga sumusunod:

P ∙ V / T = K

Sa expression na ito ang P ay ang presyon, ang T ay kumakatawan sa temperatura (sa mga degree Kelvin), ang V ang dami ng gas, at ang K ay kumakatawan sa isang palaging halaga.

Ang dating expression ay maaaring mapalitan ng mga sumusunod:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Ang huling equation na ito ay lubos na kapaki-pakinabang upang pag-aralan ang mga pagbabagong sumasailalim kapag ang isa o dalawa sa mga variable na thermodynamic (presyon, temperatura at dami) ay binago.

Batas ni Boyle-Mariotte, Batas ni Charles, at Batas ng Gay-Lussac

Ang bawat isa sa nabanggit na mga batas ay nauugnay sa dalawa sa mga variable na thermodynamic, kung sakaling ang ikatlong variable ay nananatiling pare-pareho.

Sinabi ng batas ni Charles na ang dami at temperatura ay direktang proporsyonal hangga't ang presyon ay nananatiling hindi nagbabago. Ang matematika expression ng batas na ito ay ang mga sumusunod:

V = K ₂ ∙ T

Para sa bahagi nito, itinatag ng batas ni Boyle na ang presyur at dami ay may isang magkakasamang relasyon sa bawat isa kapag ang temperatura ay nananatiling pare-pareho. Ang batas ni Boyle ay binuong ayon sa matematika tulad ng sumusunod:

P ∙ V = K ₁

Sa wakas, ang batas ng Gay-Lussac ay nagsasaad na ang temperatura at presyon ay direktang proporsyonal para sa mga kaso kung saan ang dami ng gas ay hindi nag-iiba. Matematika ang batas ay ipinahayag tulad ng sumusunod:

P = K ₃ ∙ T

Sa expression na ito ang K ₁ , K ₂ at K _{3 ay} kumakatawan sa iba't ibang mga constant.

Pinakamahusay na batas ng gas

Ang pangkalahatang batas ng gas ay maaaring makuha mula sa perpektong batas ng gas. Ang ideal na batas ng gas ay ang equation ng estado ng isang perpektong gas.

Ang isang mainam na gas ay isang hypothetical gas na binubuo ng mga particle na may isang character character. Ang mga molekula ng mga gas na ito ay hindi nagbibigay ng anumang puwersa ng gravitational sa bawat isa at ang kanilang mga banggaan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging ganap na nababanat. Sa ganitong paraan, ang halaga ng kinetic enerhiya nito ay direktang proporsyonal sa temperatura nito.

Ang mga tunay na gas na ang pag-uugali na mas malapit na katulad ng mga perpektong gas ay mga monatomic gas sa mababang presyur at mataas na temperatura.

Ang pagpapahayag ng matematika ng ideal na batas ng gas ay ang mga sumusunod:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Ang equation n na ito ay ang bilang ng mga moles at R ay ang unibersal na pare-pareho ng mga perpektong gas na ang halaga ay 0.082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Aplikasyon

Parehong ang pangkalahatang batas ng gas at ang mga batas na Boyle-Mariotte, Charles, at Gay-Lussac ay matatagpuan sa maraming mga pisikal na kababalaghan. Sa parehong paraan, nagsisilbi silang ipaliwanag ang pagpapatakbo ng marami at iba-ibang mekanikal na aparato ng pang-araw-araw na buhay.

Halimbawa, sa isang pressure cooker maaari mong sundin ang Batas ng Gay Lussac. Sa palayok ang lakas ng tunog ay nananatiling pare-pareho, kaya kung ang temperatura ng mga gas na nag-iipon dito ay tumataas, ang panloob na presyon ng palayok ay nagdaragdag din.

Ang isa pang kawili-wiling halimbawa ay ang mainit na air balloon. Ang operasyon nito ay batay sa Batas ni Charles. Dahil sa presyon ng atmospera ay maaaring isaalang-alang na palaging pare-pareho, kung ano ang mangyayari kapag ang gas na pumupuno ng lobo ay pinainit ay ang lakas ng tunog na nasasakop nito; sa gayon ay nabawasan ang density nito at maaaring umakyat ang lobo.

Malutas na ehersisyo

Unang ehersisyo

Alamin ang pangwakas na temperatura ng gas na ang paunang presyon ng 3 na atmospheres ay nagdodoble hanggang sa maabot ang presyon ng 6 na atmospheres, habang binabawasan ang dami nito mula sa isang dami ng 2 litro hanggang 1 litro, alam na ang paunang temperatura ng gas ay 208. 25 ºK.

Solusyon

Pagsusulat sa sumusunod na expression:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

kailangan mo:

Paglutas para sa, nakuha namin na T ₂ = 208.25 ºK

Pangalawang ehersisyo

Ibinigay ang isang gas na sumailalim sa isang presyon ng 600 mm Hg, na sumasakop sa isang dami ng 670 ml at sa temperatura na 100 ºC, matukoy kung ano ang presyon nito ay nasa 473ºK kung sa temperatura na ito ay sumasakop sa isang dami ng 1500 ML.

Solusyon

Una sa lahat, ipinapayong (at sa pangkalahatan, kinakailangan) upang ibahin ang anyo ng lahat ng data sa mga yunit ng pandaigdigang sistema. Kaya, kailangan mong:

P ₁ = 600/760 = 0.789473684 atm humigit-kumulang na 0.79 atm

V ₁ = 0.67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1.5 l

T ₂ = 473 ºK

Pagsusulat sa sumusunod na expression:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

kailangan mo:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = P ₂ ∙ 1.5 / 473

Paglutas para sa P ₂ nakukuha namin:

P ₂ = 0.484210526 humigit-kumulang na 0.48 atm

Mga Sanggunian

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Mga Batayan ng Chemistry. Barcelona: Editorial Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Ang Mundo ng Physical Chemistry.
3. Pangkalahatang batas ng gas. (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa es.wikipedia.org.
4. Mga batas sa gas. (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Mga Alituntunin sa Kemikal. Company ng Houghton Mifflin.