Ang mga batas ng gas nina Boyle, Charles law, at Gay-Lussac ay hindi naaangkop sa lahat ng kondisyon ng gas, kaya nagiging mas mahirap ang ating pagsusuri. Samakatuwid, inilahad ang modelo ng ideal na gas. Ang ideal na gas ay hindi umiiral sa pang-araw-araw na buhay; ang ideal na gas ang perpektong anyo upang mapadali ang pagsusuri. Ang pagkakaroon ng konseptong ito ng ideal na gas ay talagang nakakatulong din sa atin sa pagsusuri ng ugnayan sa pagitan ng tatlong batas ng gas.
Ang ugnayan sa pagitan ng temperatura, lakas ng tunog, at presyon ng gas
Sa pamamagitan ng pagtukoy sa tatlong batas ng gas sa itaas, makakabuo tayo ng mas pangkalahatang ugnayan sa pagitan ng temperatura, volume, at presyon ng gas.
P 1 = panimulang presyon (Pa o N/m 2 ), P 2 = panghuling presyon (Pa o N/m 2 ), V 1 = panimulang volume (m 3 ), V 2 = panghuling volume (m 3 ), T 1 = panimulang temperatura (K), T 2 = pangwakas na temperatura (K)
(Pa = pascal, N = Newton, m² = metro kuwadrado, m3 = metro kubiko, K = Kelvin)
Ang ugnayan sa pagitan ng masa ng gas (m) at dami (V)
Mas maraming hangin ang inilalagay sa lobo na goma, mas lumalaki ang lobo. Sa madaling salita, mas malaki ang masa ng gas, mas malaki ang volume ng lobo. Masasabi nating ang masa ng gas (m) ay direktang proporsyonal sa volume ng gas (V).
Bilang ng mga nunal (n)
1 mole = masa ng isang sustansya na katumbas ng molekular na masa ng sustansya. Magkaiba ang masa at molekular na masa ng oksiheno.
Halimbawa 1, ang molekular na masa ng oksiheno (O₂ ) = 16 u + 16 u = 32 u (bawat molekula ng oksiheno ay naglalaman ng 2 atomo ng oksiheno, kung saan ang bawat atomo ng oksiheno ay may masa na 16 u). Kaya, ang 1 mole ng O₂ ay may masa na 32 gramo. O ang molekular na masa ng O₂ = 32 gramo / mol = 32 kg / kmol.
Halimbawa 2, ang molekular na masa ng carbon monooxide gas (CO) = 12 u + 16 u = 28 u (bawat molekula ng carbon monoxide ay naglalaman ng 1 carbon atom (C) at 1 oxygen atom (O). Ang masa ng 1 carbon atom = 12 u at ang masa ng 1 oxygen atom = 16 u. 12 u + 16 u = 28 u). Kaya, ang 1 mole ng CO ay may masa na 28 gramo. O ang molekular na masa ng CO = 28 gramo/mol = 28 kg/kmol.
Halimbawa 3, ang molekular na masa ng carbon dioxide gas (CO2) = [12 u + (2 x 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u (bawat molekula ng carbon dioxide ay naglalaman ng 1 atomo ng carbon (C) at 2 atomo ng oxygen (O). Ang masa ng 1 atomo ng Carbon = 12 u at ang masa ng 1 atomo ng oxygen = 16 u). Kaya, ang 1 mole ng CO2 ay may masa na 44 gramo. O ang molekular na masa ng CO2 = 44 gramo/mol = 44 kg/kmol.
Ang bilang ng mga moles (n) ng isang substance = ang ratio ng masa ng substance sa molekular na masa nito. Sa matematika:
Tanong 1:
Kalkulahin ang bilang ng mga moles sa 64 g ng O₂
Masa ng O2 = 64 gramo
Ang molekular na masa ng O2 = 32 gramo/mol
Tanong 2:
Kalkulahin ang bilang ng mga moles sa 280 gramo ng CO
Masa ng CO = 280 gramo
Ang molekular na masa ng CO = 28 gramo/mol
Tanong 3:
Kalkulahin ang bilang ng mga moles sa 176 gramo ng CO2
Masa ng CO2 = 176 gramo
Ang molekular na masa ng CO2 = 44 gramo/mol
Mga unibersal na konstante ng gas (R)
Batay sa pananaliksik ng mga siyentipiko, natuklasan na kung ang bilang ng mga moles (n) ay gagamitin upang ipahayag ang laki ng isang sangkap, ang constant ng paghahambing para sa bawat gas ay may parehong halaga. Ang katumbas na constant ay ang universal gas constant (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 = litro, atm = atmospera, cal = calorie)
BATAS NG IDEAL NA GAS (sa bilang ng mga moles)
Ang paghahambing sa itaas ay maaaring gawing mga ekwasyon sa pamamagitan ng pagpasok ng bilang ng mga moles (n) at mga universal gas constant (R).
PV = n RT
Ang ekwasyon na ito ay tinatawag na batas ng ideal na gas o ekwasyon ng estado ng ideal na gas.
P = presyon ng gas (N/ m² )
V = dami ng gas ( m3 )
n = bilang ng mga nunal (nunal)
R = mga unibersal na konstante ng gas (R = 8.315 J/mol. K)
T = ganap na temperatura ng gas (K)
Sa paglutas ng problema, makikita mo ang terminong STP. Ang STP ay ang Pamantayang Temperatura at Presyon.
Karaniwang temperatura (T) = 0 o C = 273 K
Karaniwang presyon (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁻5 N /m² = 1.013 x 10⁻2 kPa = 101 kPa
Sa paglutas ng mga isyu sa batas ng gas, ang temperatura ay dapat ipahayag sa iskala ng Kelvin (K). Kung ang presyon ng gas ay isang panukat na presyon pa rin, baguhin muna ito sa ganap na presyon. Ang ganap na presyon = presyon ng atmospera + presyon ng panukat. Kung ang alam ay presyon ng atmospera (walang panukat na presyon), lutasin ang problema.
Tanong 1:
Sa presyon ng atmospera (101 kPa), ang temperatura ng carbon dioxide gas = 20 o C at ang volume nito = 2 litro. Kung ang presyon ay ginawang 201 kPa at ang temperatura ay tataas sa 40 °C, kalkulahin ang pangwakas na volume ng carbon dioxide gas.
Solusyon
P1 = 101 kPa
P2 = 201 kPa
T1 = 20 ° C + 273 K = 293 K
T2 = 40 ° C + 273 K = 313 K
V 1 = 2 litro
Tanong 2:
Tukuyin ang dami ng 2 moles ng gas sa STP (ang gas na ito ang ideal na gas)
Solusyon
Tanong 3:
Dami ng oxygen gas sa STP = 20 m3 . Kalkulahin ang masa ng oxygen gas.
Solusyon
Dami ng 1 mole ng gas sa STP = 22.4 litro = 22.4 dm³ = 22.4 x 10⁻¹ -3 m³ (22.4 x 10⁻¹ -3 m³ / mol )
Dami ng oxygen gas sa STP = 20 m3
Ang masa ng mga molekula ng oksiheno = 32 gramo / mol (masa ng 1 mol ng oksiheno = 32 gramo). Kaya, ang masa ng gas na oksiheno ay:
masa (m) = bilang ng mga moles (n) x molekular na masa
masa = (893 mol) x (32 gramo / mol) = 28576 gramo = 28.576 kg
Tanong 4:
Ang isang tangke ay naglalaman ng 4 na litro ng oksiheno (O2 ) . Ang temperatura ng oksiheno ay = 20 o C at ang nasukat na presyon ay = 20 x 105 N /m2 . Tukuyin ang masa ng oksiheno ( Molecular mass ng oksiheno = 32 kg/kmol = 32 gram/mol).
Solusyon
P = P atm + P na nasukat = (1 x 10 5 N/m² ) + (20 x 10 5 N/m² ) = 21 x 10 5 N/ m²
T = 20 ° C + 273 = 293 K
V = 4 litro = 4 dm3 = 4 x 10 -3 m3
R = 8.315 J/mol. K = 8.315 Nm/mol. K
Molekular na masa ng oksiheno = 32 kg/kmol = 32 gramo/mol
Masa ng O2?
BATAS NG IDEAL NA GAS (Sa bilang ng mga molekula)
Kung sasabihin natin ang laki ng substance hindi sa anyong masa (m), kundi sa bilang ng mga moles (n), ang universal gas constant (R) ay naaangkop sa lahat ng gas. Ito ay unang natuklasan ni Amadeo Avogadro (1776-1856), isang Italyanong siyentipiko.
Sinabi ni Avogadro na kapag ang volume, pressure, at temperature ng bawat gas ay pantay, ang bawat gas ay may parehong bilang ng mga molecule.
Ang teorya ni Avogadro ay tumutugma sa katotohanan na ang konstanteng R ay pareho para sa lahat ng mga gas. Narito ang ilang mga patunay:
Una, kung lulutasin natin ang problema gamit ang ideal gas law equation (PV = nRT), matutuklasan natin na kapag ang bilang ng mga moles (n) ay pantay,
Magkapareho rin ang presyon at temperatura, kung gayon ang volume ng lahat ng gas ay magiging pareho kung gagamit tayo ng universal gas constants na R = 8.315 J / mol. K). Sa STP, anumang gas na may parehong bilang ng mga moles (n) ay magkakaroon ng parehong volume. Volume ng 1 mole ng gas sa STP = 22.4 litro. Volume ng 2 moles ng gas = 44.8 litro. Volume ng 3 moles ng gas = 67.2 litro. At iba pa. Nalalapat ito sa lahat ng gas.
Pangalawa, ang bilang ng mga molekula sa 1 mole ay pareho para sa lahat ng gas. Ang bilang ng mga molekula sa 1 mole = bilang ng mga molekula bawat mole = Avogadro number (NA). Kaya, ang Avogadro number ay pareho para sa lahat ng gas.
Ang numero ni Avogadro na nakuha sa pamamagitan ng pagsukat:
NA = 6.02 x 1023 molekula / mol
Upang makuha ang kabuuang bilang ng mga molekula (N), paramihin ang bilang ng mga molekula bawat mole (N₂A ) sa bilang ng mga mole (n).
Kabuuang bilang ng mga molekula (N) = bilang ng mga molekula bawat mole (N A ) x bilang ng mga mole (n)
P = Presyon, V = Dami, N = Kabuuang bilang ng mga molekula, k = Boltzmann constant (k = 1.38 x 10-23 J / K), T = Temperatura
Mga Yunit ng Dami
1 litro (L) = 1000 mililitro (mL) = 1000 kubiko sentimetro ( cm3 )
1 litro (L) = 1 kubiko desimetro (dm 3 ) = 1 x 10 -3 m 3
Mga Yunit ng Presyon
1 N/m² = 1 Pa
1 atm = 1.013 x 105 N /m2 = 1.013 x 105 Pa = 1.013 x 102 kPa = 101.3 kPa (karaniwang ginagamit na 101 kPa)
Pa = pascal
atm = atmospera
