Boyl, Çarlz qanunu və Gey-Lussakın qaz qanunları bütün qaz şərtlərinə şamil edilmir, buna görə də təhlilimiz daha da çətinləşir. Buna görə də ideal qaz modeli təqdim olunur. İdeal qaz gündəlik həyatda mövcud deyil; ideal qaz təhlili asanlaşdırmaq üçün ən mükəmməl formadır. Bu ideal qaz konsepsiyasının mövcudluğu bizə qazın üç qanunu arasındakı əlaqəni nəzərdən keçirməyə də kömək edir.
Temperatur, həcm və qaz təzyiqi arasındakı əlaqə
Yuxarıdakı üç qaz qanununa istinad etməklə, temperatur, həcm və qaz təzyiqi arasında daha ümumi bir əlaqə əldə edə bilərik.
P 1 = ilkin təzyiq (Pa və ya N/m 2 ), P 2 = son təzyiq (Pa və ya N/m 2 ), V 1 = ilkin həcm (m 3 ), V 2 = son həcm (m 3 ), T 1 = ilkin temperatur (K), T 2 = son temperatur (K)
(Pa = paskal, N = Nyuton, m2 = kvadrat metr, m3 = kub metr, K = Kelvin)
Qaz kütləsi (m) və həcm (V) arasındakı əlaqə
Rezin şarın içinə nə qədər çox hava daxil olarsa, şar bir o qədər şişir. Başqa sözlə, qaz kütləsi nə qədər böyükdürsə, şarın həcmi də bir o qədər böyükdür. Deyə bilərik ki, qazın kütləsi (m) qazın həcmi (V) ilə düz mütənasibdir.
Molların sayı (n)
1 mol = maddənin kütləsi, maddənin molekulyar kütləsinə bərabərdir. Kütlə və molekulyar oksigen kütləsi fərqlidir.
Nümunə 1, oksigen molekulyar kütləsi (O2 ) = 16 u + 16 u = 32 u (hər oksigen molekulunda 2 oksigen atomu var, burada hər oksigen atomunun kütləsi 16 u-dur). Beləliklə, 1 mol O2 -nin kütləsi 32 qramdır. Və ya O2-nin molekulyar kütləsi = 32 qram / mol = 32 kq/kmol.
Misal 2, karbon monooksid qazının (CO) molekulyar kütləsi = 12 u + 16 u = 28 u (hər karbonmonoksit molekulunda 1 karbon atomu (C) və 1 oksigen atomu (O) var. 1 karbon atomunun kütləsi = 12 u və 1 oksigen atomunun kütləsi = 16 u. 12 u + 16 u = 28 u). Beləliklə, 1 mol CO-nun kütləsi 28 qramdır. Və ya CO-nun molekulyar kütləsi = 28 qram/mol = 28 kq/kmol.
Misal 3, karbon qazının (CO2) molekulyar kütləsi = [12 u + (2 x 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u (hər karbon qazı molekulunda 1 karbon atomu (C) və 2 oksigen atomu (O) var. 1 karbon atomunun kütləsi = 12 u və 1 oksigen atomunun kütləsi = 16 u). Beləliklə, 1 mol CO2-nin kütləsi 44 qramdır. Və ya CO2-nin molekulyar kütləsi = 44 qram/mol = 44 kq/kmol.
Maddənin mol sayı (n) = maddənin onun molekulyar kütləsinə kütlə nisbəti. Riyazi olaraq:
Sual 1:
64 q O2 -də molların sayını hesablayın
O2 kütləsi = 64 qram
O2 -nin molekulyar kütləsi = 32 qram/mol
Sual 2:
280 qram CO2-də molların sayını hesablayın
CO kütləsi = 280 qram
CO2-nin molekulyar kütləsi = 28 qram/mol
Sual 3:
176 qram CO2 -də molların sayını hesablayın
CO2 kütləsi = 176 qram
CO2 -nin molekulyar kütləsi = 44 qram/mol
Universal qaz sabitləri (R)
Alimlərin tədqiqatlarına əsasən məlum olub ki, əgər maddənin ölçüsünü ifadə etmək üçün molların sayı (n) istifadə olunursa, onda hər bir qaz üçün müqayisə sabiti eyni qiymətə malikdir. Uyğun sabit universal qaz sabitidir (R).
R = 8.315 J/mol. K
= 8315 kJ / kmol K
= 0.0821 (L atm) / (mol K)
= 1.99 kal / mol K
(J = Joule, K = Kelvin, L = litr, atm = atmosfer, kal = kalori)
İDEAL QAZ QANUNU (molların sayında)
Yuxarıdakı müqayisə mol sayını (n) və universal qaz sabitlərini (R) daxil etməklə tənliklərə çevrilə bilər.
PV = n RT
Bu tənlik ideal qaz qanunu və ya ideal qaz halı tənliyi adlanır.
P = qaz təzyiqi (N/ m² )
V = qazın həcmi ( m³ )
n = molların sayı (mol)
R = universal qaz sabitləri (R = 8.315 J/mol. K)
T = qazın mütləq temperaturu (K)
Problemi həll edərkən STP termini ilə qarşılaşacaqsınız. STP Standart Temperatur və Təzyiqdir.
Standart temperatur (T) = 0 o C = 273 K
Standart təzyiq (P) = 1 atm = 1.013 x 10 5 N / m 2 = 1.013 x 10 2 kPa = 101 kPa
Qaz qanunu məsələlərini həll edərkən temperatur Kelvin (K) şkalası ilə ifadə edilməlidir. Əgər qaz təzyiqi hələ də ölçmə təzyiqidirsə, əvvəlcə onu mütləq təzyiqə dəyişdirin. Mütləq təzyiq = atmosfer təzyiqi + ölçmə təzyiqi. Əgər məlum olan atmosfer təzyiqidirsə (ölçmə təzyiqi yoxdursa), məsələni həll edin.
Sual 1:
Atmosfer təzyiqində (101 kPa) karbon qazının temperaturu = 20 o C, həcmi isə = 2 litrdir. Təzyiq 201 kPa-ya çevrilərsə və temperatur 40 °C-yə qaldırılarsa, karbon qazının son həcmini hesablayın.
Həll
P1 = 101 kPa
P2 = 201 kPa
T1 = 20 ° C + 273K = 293K
T2 = 40 ° C + 273K = 313K
V 1 = 2 litr
Sual 2:
STP-də 2 mol qazın həcmini təyin edin (bu qaz ideal qazdır)
Həll
Sual 3:
STP-də oksigen qazının həcmi = 20 m3 . Oksigen qazının kütləsini hesablayın.
Həll
STP-də 1 mol qazın həcmi = 22.4 litr = 22.4 dm3 = 22.4 x 10 -3 m3 (22.4 x 10 -3 m3 / mol )
STP-də oksigen qazının həcmi = 20 m3
Oksigen molekullarının kütləsi = 32 qram/mol (1 mol oksigenin kütləsi = 32 qram). Beləliklə, oksigen qazının kütləsi:
kütlə (m) = mol sayı (n) x molekulyar kütlə
kütlə = (893 mol) x (32 qram / mol) = 28576 qram = 28.576 kq
Sual 4:
Bir çən 4 litr oksigen (O2) ehtiva edir . Oksigenin temperaturu = 20 o C, ölçülmüş təzyiq isə = 20 x 105 N /m2 - dir. Oksigenin kütləsini təyin edin ( Oksigenin molekulyar kütləsi = 32 kq/kmol = 32 qram/mol).
Həll
P = P atm + P ölçülmüş = (1 x 10 5 N/m 2 ) + (20 x 10 5 N/m 2 ) = 21 x 10 5 N/m 2
T = 20 ° C + 273 = 293 K
V = 4 litr = 4 dm3 = 4 x 10 -3 m3
R = 8.315 J/mol. K = 8.315 Nm/mol. K
Oksigenin molekulyar kütləsi = 32 kq/kmol = 32 qram/mol
O2 kütləsi?
İDEAL QAZ QANUNU (Molekulların sayında)
Əgər maddənin ölçüsünü kütlə (m) şəklində deyil, mol sayı (n) şəklində ifadə etsək, universal qaz sabiti (R) bütün qazlara aiddir. Bu sabit ilk dəfə italyan alimi Amadeo Avoqadro (1776-1856) tərəfindən kəşf edilmişdir.
Avogadro, hər qazın həcmi, təzyiqi və temperaturu bərabər olduqda, hər qazın eyni sayda molekula malik olduğunu söylədi.
Avogadro hipotezi, R sabitinin bütün qazlar üçün eyni olması faktına uyğundur. Budur bəzi sübutlar:
Əvvəlcə, məsələni ideal qaz qanunu tənliyindən (PV = nRT) istifadə edərək həll etsək, molların sayı (n) bərabər olduqda,
təzyiq və temperatur da oxşardırsa, universal qaz sabitlərindən istifadə etsək, bütün qazların həcmi eyni olacaq (R = 8.315 J / mol. K). STP-də eyni sayda mol (n) olan istənilən qaz eyni həcmə malik olacaq. STP-də 1 mol qazın həcmi = 22.4 litr. 2 mol qazın həcmi = 44.8 litr. 3 mol qazın həcmi = 67.2 litr. Və sair. Bu, bütün qazlara aiddir.
İkincisi, 1 moldakı molekulların sayı bütün qazlar üçün eynidir. 1 moldakı molekulların sayı = mol başına düşən molekulların sayı = Avogadro ədədi (NA). Beləliklə, Avogadro ədədi bütün qazlar üçün eynidir.
Ölçmə yolu ilə əldə edilən Avogadro ədədi:
NA = 6.02 x 1023 molekul / mol
Molekulların ümumi sayını (N) əldə etmək üçün mol başına düşən molekulların sayını (N₂A₃ ) molların sayına (n) vurun.
Molekulların ümumi sayı (N) = mol başına düşən molekulların sayı (N A ) x molların sayı (n)
P = Təzyiq, V = Həcm, N = Molekulların ümumi sayı, k = Boltzman sabiti (k = 1.38 x 10-23 J / K), T = Temperatur
Səs vahidi
1 litr (L) = 1000 millilitr (ml) = 1000 kub santimetr ( sm³ )
1 litr (L) = 1 kub desimetr (dm³ ) = 1 x 10 -3 m³
Təzyiq vahidləri
1 N/m² = 1 Pa
1 atm = 1.013 x 10 5 N/m 2 = 1.013 x 10 5 Pa = 1.013 x 10 2 kPa = 101.3 kPa (adətən 101 kPa istifadə olunur)
Pa = paskal
atm = atmosfer
