Газовые законы

Многие вещества (например, кислород, азот, водород и др.) существуют в газообразном состоянии. Газы подчиняются определенным законам.

Закон Бойля-Мариотта: pV = const.

Закон Гей-Люссака: - (при постоянном давлении) и – (при постоянном объеме ).

Сочетание обоих законов находит свое выражение в уравнении Клапейрона:

(1.3)

(Этим выражением пользуются для приведения объемов газов от одних условий температуры и давления к другим).

На основе этих газовых законов и своих наблюдений Авогадро сформулировал закон (1811): в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Если взять 1 моль любого газа, то легко убедиться взвешиванием или измерением объемов, что при нормальных условиях он займет объем 22, 4 л. Это так называемый мольный объем газа.

Нормальные условия (н.у) в Международной системе единиц (СИ): давление 1, 013∙ 10⁵ Па (760 мм рт.ст. = 1 атм.); температура 273 К (0 ^оС).

Если условия отличаются от нормальных, мольный объём имеет другое значение, для расчетов которого можно воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона:

, (1.4)

где Р - давление газа, V - объем, m - масса газа, М - молярная масса, Т - температура (К), R - универсальная (молярная) газовая постоянная, численное выражение которой зависит от единиц, определяющих объем газа и его давление. В Международной системе измерений (СИ):

R = 8, 314 ().

Для внесистемных единиц измерения давления и объема величина R имеет значения:

R = 62400 мм рт.ст.× мл / моль∙ К; R = 0, 082 атм∙ л / моль∙ К;

R = 1, 99 кал / моль·К.

Эти законы сыграли большую роль в установлении атомно-молекулярного строения газов и в настоящее время широко используются для расчетов количеств реагирующих газов.

Пример 4. Найти массу 200 л хлора при н.у.

Решение. 1 моль газообразного хлора (Сl₂) имеет массу 71 г и занимает объем 22, 4 л. Составляем пропорцию: 71 г - 22, 4 л

Х г - 200 л.

Отсюда Х = 200∙ 71/ 22, 4 = 633, 2 г.

Пример 5. При 25 ^оС и давлении 99, 3 кПа некоторое количество газа занимает объем 152 мл. Найти, какой объем займет это же количество газа при 0 ^оС и давлении
101, 33 кПа?

Решение: Подставляя данные задачи в уравнение (1.3), получаем:

= = 136, 5 мл.