Газ басымын кантип эсептөө керек
Газ басымы физика жана химияда күнүмдүк жашоодо көп кездешүүчү маанилүү түшүнүк — унаа дөңгөлөктөрүнөн жана суюлтулган газ баллондорунан баштап аэрозольдорго жана лабораториялык процесстерге чейин. Газ басымын кантип эсептөөнү түшүнүү бизге газдын көлөмү өзгөргөндө, температурасы өзгөргөндө же саны көбөйгөндө кандай жүрөрүн алдын ала айтууга жардам берет. Бул макалада газ басымынын аныктамасы, колдонулган бирдиктер жана аны эсептөө үчүн колдонулган негизги формулалар, ошондой эле мисалдар талкууланат.
1. Газ басымын түшүнүү
Газ басымы - бул газ бөлүкчөлөрү идиштин дубалдары менен кагылышканда алардын бирдик аянтка тийгизген күчү. Газ "жеңил" жана көрүнбөгөндөй көрүнгөнү менен, газ бөлүкчөлөрү тез жана туш келди кыймылдашат. Бул тынымсыз кагылышуулар басымды жаратат.
Математикалык жактан алганда, басым төмөнкүдөй аныкталат:
P = F / A
Маалымат:
– P = басым
– F = күч
– A = тегиздиктин аянты (аянты)
Бирок, газды эсептөө практикасында (айрыкча химия жана физикада) басым көбүнчө идеалдуу газ теңдемесин же башка газ мыйзамдарын колдонуу менен эсептелет.
2. Көп колдонулган газ басымынын бирдиктери
Газ басымын ар кандай бирдиктер менен көрсөтсө болот. Төмөндө эң кеңири таралган бирдиктер келтирилген:
1. Паскаль (Па)
SI бирдиктери. 1 Па = 1 Н/м².
2. Килопаскаль (кПа)
1 кПа = 1000 Па.
3. Атмосфера (атм)
Химияда кеңири колдонулат.
1 атм = 101325 Па ≈ 101,3 кПа.
4. мм рт.ст. же Торр
Көбүнчө кан басымы жана вакуумдук эксперименттерде колдонулат.
1 атм = 760 мм сым. мам. = 760 Торр.
5. бар
Көп учурда инженерияда колдонулат.
1 бар = 100 кПа.
Бирдиктерди конвертациялоо ырааттуу эсептөөлөр үчүн абдан маанилүү. Мисалы, эгер сиз идеалдуу газ теңдемесин колдонуп, L·атм/моль·К бирдиктеринде R колдонуп жатсаңыз, анда басым атм менен, көлөм литр менен, ал эми температура Кельвинде болушу керек.
3. Басымды эсептөө үчүн газдын негизги мыйзамдары
а) Бойлдун мыйзамы (басым жана көлөм)
Бойлдун мыйзамы боюнча, туруктуу температурада жана туруктуу өлчөмдөгү газда басым көлөмгө тескери пропорционалдуу:
P₁V₁ = P₂V₂
Маалымат:
– P₁, V₁ = баштапкы басым жана көлөм
– P₂, V₂ = акыркы басым жана көлөм
Мисал:
Поршеньде басымы 2 атм жана көлөмү 3 л болгон газ бар. Газ өзүнүн көлөмүнө чейин кысылат туруктуу температурада 1,5 л чейин. Акыркы басым кандай?
Формуланы колдонуңуз:
P₁V₁ = P₂V₂
2 атм × 3 л = P₂ × 1,5 л
6 = 1,5P₂
P₂ = 4 атм
Ошентип, акыркы басым 4 атм.
б) Гей-Люссактын мыйзамы ( басым жана температура )
Эгерде газдын көлөмү жана саны туруктуу бойдон калса, басым абсолюттук температурага (Кельвин) түз пропорционалдуу болот:
P₁ / T₁ = P₂ / T₂
Маалымат:
– Т Цельсийде эмес, Кельвинде (К) болушу керек.
Мисал:
Цилиндрдеги газдын басымы 27°C температурада 1,5 атм. Цилиндр 127°C чейин ысытылат, бирок анын көлөмү туруктуу бойдон калат. Акыркы басым канча?
Температураны Кельвинге айландырыңыз:
T₁ = 27 + 273 = 300 K
T₂ = 127 + 273 = 400 K
Саноо:
P₁/T₁ = P₂/T₂
1,5/300 = P₂/400
P₂ = 1,5 × (400/300) = 2,0 атм
Акыркы басым 2 атм.
в) Айкалышкан газ мыйзамы (Бойль + Чарльз + Гей-Люссак)
Эгерде газдын көлөмү туруктуу бойдон калса, бирок басым, көлөм жана температура өзгөрүшү мүмкүн болсо:
(P₁V₁) / T₁ = (P₂V₂) / T₂
Бул, айрыкча, температуранын жана көлөмдүн бир убакта өзгөрүшүн камтыган учурларда пайдалуу.
Мисал:
Газдын басымы 1 атм, көлөмү 2 л жана температурасы 300 К. Андан кийин ал көлөмү 3 л жана температурасы 450 К болуп өзгөрөт. Акыркы басым канча?
(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂
(1 × 2)/300 = (P₂ × 3)/450
2/300 = 3 пенс₂/450
0,00667 = 0,00667P₂
P₂ = 1 атм
Акыркы басым 1 атм бойдон калууда.
4. Идеалдык газ теңдемеси менен басымды эсептөө
Идеалдуу газ теңдемеси - молдордун саны белгилүү болгондо газ басымын эсептөөнүн эң жалпы формуласы:
PV = nRT
Эгер сиз басымды эсептегиңиз келсе:
P = (nRT) / V
Маалымат:
– P = басым
– V = көлөм
– n = газдын мол саны
– R = газ туруктуусу
– Т = температура (К)
R мааниси колдонулган бирдиктерге жараша болот. Эң көп колдонулгандары:
– R = 0,08206 л·атм/моль·К
– R = 8,314 Дж/моль·К (эгерде Па жана м³ колдонулса)
Мисал:
27°C температурадагы 10 л идиште 0,5 моль газ бар. Атмосферада басым канча?
Температураны өзгөртүү:
Т = 27 + 273 = 300 К
P = nRT/V
P = (0,5 × 0,08206 × 300) / 10
P = (12,309) / 10
P = 1,2309 атм
Ошентип, газдын басымы ≈ 1,23 атм.
5. Газ аралашмаларындагы парциал басым (Дальтон закону)
Эгерде идиште бир нече газдардын аралашмасы болсо, анда жалпы басым ар бир газдын парциалдык басымдарынын суммасына барабар:
P_жалпы = P₁ + P₂ + P₃ + …
i газынын парциалдык басымын төмөнкү формула менен эсептөөгө болот:
Pᵢ = xᵢ × P_total
мында xᵢ - моль бөлүгү:
xᵢ = nᵢ / n_жалпы
Мисал:
Идиште 2 моль N₂ жана 1 моль O₂ бар. Жалпы басым 3 атм. O₂нын парциалдык басымы канча?
n_жалпы = 2 + 1 = 3 моль
x_O2 = 1/3
P_O2 = x_O2 × P_жалпы = (1/3) × 3 атм = 1 атм
O₂ парциалдык басымы = 1 атм.
6. Газ басымын эсептөөдө ката кетирбөө үчүн маанилүү кеңештер
1. Ар дайым Кельвин температурасын колдонуңуз
T(K) = T(°C) + 273.
2. Эсептөөдөн мурун бирдиктерди дал келтириңиз.
Эгерде R L·атм менен берилсе, литрлик көлөмдү жана атм басымын колдонуңуз.
3. Процесстин туруктуу экендигин текшериңиз
Бойл: туруктуу температура.
Гей-Люссак: туруктуу көлөм.
Чарльз: тынымсыз кысым (бирок бул жерде кеңири талкууланбайт).
Айкалышкан газдар: баары өзгөрүшү мүмкүн.
4. Мольдер белгилүү болгондо идеалдуу газ теңдемесин колдонуңуз.
Эгерде сизге газдын массасы берилсе, аны алгач мольго айландырыңыз:
n = m / мырза
5. Суроонун контекстине көңүл буруңуз
Мисалы, катуу жабык түтүктө (туруктуу көлөм) Гей-Люссак боюнча ысытуу басымды жогорулатат.
Корутунду
Газ басымын кантип эсептөө системанын шарттарына жараша болот: температура туруктуу бойдон калабы, көлөм туруктуу бойдон калабы же бардык өзгөрмөлөр өзгөрөбү. Жөнөкөй учурлар үчүн Бойл жана Гей-Люссак мыйзамдары пайдалуу. Жалпы кырдаалдар үчүн айкалышкан газ теңдемеси жана идеалдуу газ теңдемеси негизги куралдар болуп саналат. Эгерде газдар аралашса, жалпы жана жарым-жартылай басымды аныктоо үчүн Далтондун мыйзамы колдонулат. Формулаларды, бирдиктерди жана конвертациялоо кадамдарын түшүнүү менен, сиз ар кандай газ басымы маселелерин тезирээк жана так чече аласыз.
Кааласаңыз, мен бул макаланын версиясын этап-этабы менен түшүндүрмөлөрү менен бирге көбүрөөк практикалык суроолор (мисалы, 10–15 суроо) менен жасай алам.
