Alvorens op zoek te gaan naar de betekenis van de uitdrukking "gaswet", is het noodzakelijk om uit te zoeken wat een gas is. Gassen zijn stoffen waarvan de deeltjes willekeurig in de ruimte bewegen. Deze stoffen worden gekenmerkt door zeer zwakke intermoleculaire, interatomaire en interionische interacties. De gasvormige toestand wordt ook een gas genoemd, dat wil zeggen een van de vier, naast vloeibare, vaste en plasma, geaggregeerde toestanden van materie. Gassen hebben hun eigen wetten. Wat is de gaswet?
Definitie
Fysiek gezien zijn gaswetten wetten die de isoprocessen in een ideaal gas verklaren. Een interessant feit is dat er in de chemie ook bepaalde patronen zijn om dergelijke stoffen te beschrijven die resoneren met de wetten van de fysica. Deze wetten zijn echter van toepassing op echte gassen. Nu is het de moeite waard om te begrijpen wat een ideaal gas en een isoproces zijn. Laten we beginnen.
Ideaal gas
Een ideaal gas is een wiskundig model van een echt gas, dat ervan uitgaat dat er geen interactie is tussen gasdeeltjes. Vanuit deze veronderstellinghieruit volgt dat de deeltjes alleen in contact staan met het vat waarin de stof zich bevindt, en ook dat de massa van de deeltjes van deze stof zo klein is dat deze volledig buiten beschouwing kan worden gelaten.
Isoprocessen
Om de vraag te beantwoorden wat een isoproces is, moet je je wenden tot thermodynamica (een van de takken van de natuurkunde). Om de toestand van een gas (ideaal gas) te beschrijven, zijn de belangrijkste parameters druk, temperatuur en volume.
Isoprocessen zijn dus processen die plaatsvinden in gassen, op voorwaarde dat een van deze drie parameters in de loop van de tijd onveranderd blijft. Bij isotherme processen verandert de temperatuur niet, bij isobare processen verandert de druk niet en bij isochore processen verandert het volume niet.
Mendelejev-Clapeyron-vergelijking
Alvorens gaswetten te bespreken, is het noodzakelijk om te weten wat de Mendelejev-Clapeyron-vergelijking is en hoe deze vergelijking zich verhoudt tot gassen en hun wetten. Om de afhankelijkheid van elkaar van dezelfde indicatoren te beschrijven, worden ook druk, volume, temperatuur, de universele gasconstante en volume (molair) toegevoegd.
De vergelijking heeft de volgende vorm: pV=RT.
R - universele gasconstante, je kunt het zelf berekenen, of je kunt de al bekende waarde gebruiken - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Het molaire volume is dus de verhouding van het volume tot de hoeveelheid stof (in mol), en de hoeveelheid stof is op zijn beurt de verhouding van massa tot molaire massa.
De vergelijking kan als volgt worden geschrevenmanier: pV=(m / M)RT.
Welke wetten van gassen bestaan er in de natuurkunde
Zoals eerder vermeld, wordt in de natuurkunde rekening gehouden met isoprocessen. Er zijn formules voor de afhankelijkheid van drie basisgrootheden (volume, druk, temperatuur) van elkaar. Gaswetten in de natuurkunde:
- De wet van Boyle-Mariotte, toegepast in het geval van een isotherm proces: het product van druk en volume van gas blijft in de tijd onveranderd. Op basis van de Mendelejev-Clapeyron-vergelijking - pV=(m / M)RT=const, stelt deze wet dat het resultaat van de vermenigvuldiging van druk en volume constant zal zijn, op voorwaarde dat de temperatuur van het gas en zijn massa ongewijzigd blijven.
- De wet van Gay-Lussac, die van toepassing is op isobare processen. In dit geval blijft de verhouding tussen volume en temperatuur ongewijzigd: V / T=const. De wet van Gay-Lussac kan als volgt worden geformuleerd: als de druk en massa van een gas in de tijd onveranderd blijven, dan is het quotiënt van het volume gedeeld door de temperatuur een constante waarde.
- De wet van Charles - voor isochore processen. De verhouding van druk en temperatuur verandert niet: p / T=const. In dit geval is de verhouding tussen gasdruk en temperatuur constant terwijl druk en massa onveranderd blijven.
Gaswetten: chemie
Onder deze wetten:
- Avogadro's wet. Het is als volgt geformuleerd: gelijke volumes van verschillende gassen bevatten hetzelfde aantal moleculen, terwijl andere zaken gelijk zijn (druk en temperatuur). Uit deze wet volgt -onder normale omstandigheden (normale omstandigheden zijn een druk van 101,235 kPa en een temperatuur van 273 K), is het volume van absoluut elk gas ingenomen door 1 mol 22,4 liter.
- De wet van D alton: de volumes die worden ingenomen door gassen die met elkaar reageren en producten die tijdens de reactie worden verkregen, resulteren, wanneer de eerste door de tweede wordt gedeeld, in kleine, maar exact gehele getallen, die coëfficiënten worden genoemd.
- Wet van partiële drukken: om de druk van een mengsel van gassen te bepalen, is het noodzakelijk om de drukken op te tellen die door de gassen van het mengsel worden gecreëerd.
Verscheidenheid aan wetten die van toepassing zijn op gassen
Misschien denken veel mensen dat gassen de eenvoudigste van alle aggregatietoestanden zijn: beide deeltjes bewegen willekeurig en de afstand tussen hen is maximaal (vooral in vergelijking met vaste stoffen), en de massa van dezelfde deeltjes is klein. De wetten die worden toegepast om de toestanden van dergelijke stoffen te beschrijven, zijn echter zeer divers. Uit wat hierboven is gezegd volgt dat niet alleen de natuurkunde zich bezighoudt met de studie van de kwestie van gaswetten. Bovendien zijn er zowel in de natuurkunde als in de scheikunde niet één of twee van. Hieruit kan men tot de conclusie komen dat wat eenvoudig lijkt, dat in werkelijkheid niet altijd is.
