Prije nego što potražimo značenje izraza "zakon o plinu", potrebno je saznati što je plin. Plinovi su tvari čije se čestice nasumično kreću u prostoru. Ove tvari karakteriziraju vrlo slabe međumolekularne, interatomske i međuionske interakcije. Plinovito stanje naziva se i plinovito, odnosno jedno od četiri, osim tekućeg, krutog i plazme, agregatna stanja tvari. Plinovi imaju svoje zakone. Koji je zakon o plinu?
Definicija
S fizičke točke gledišta, plinski zakoni su zakoni koji objašnjavaju izoprocese koji se događaju u idealnom plinu. Zanimljiva je činjenica da i u kemiji postoje određeni obrasci za opisivanje takvih tvari koje su u skladu sa zakonima fizike. Međutim, ti se zakoni primjenjuju na stvarne plinove. Sada je vrijedno razumjeti što su idealni plin i izoproces. Počnimo.
Idealni plin
Idealni plin je matematički model stvarnog plina, koji pretpostavlja da ne postoji interakcija između čestica plina. Iz ove pretpostavkeproizlazi da su čestice u dodiru samo sa posudom u kojoj se tvar nalazi, a također i da je masa čestica te tvari toliko mala da se može potpuno isključiti iz razmatranja.
Izoprocesi
Da biste odgovorili na pitanje što je izoproces, trebate se obratiti termodinamici (jedna od grana fizike). Za opisivanje stanja plina (idealnog plina), glavni parametri su tlak, temperatura i volumen.
Dakle, izoprocesi su procesi koji se odvijaju u plinovima, pod uvjetom da jedan od ova tri parametra ostane nepromijenjen tijekom vremena. U izotermnim procesima temperatura se ne mijenja, u izobaričnim procesima tlak se ne mijenja, a u izohoričnim procesima volumen se ne mijenja.
Mendeleev-Clapeyronova jednadžba
Prije rasprave o plinskim zakonima, potrebno je znati što je Mendeleev-Clapeyronova jednadžba i kako se ova jednadžba odnosi na plinove i njihove zakone. Da bismo opisali međusobnu ovisnost svih istih pokazatelja - tlak, volumen, temperatura, univerzalna plinska konstanta i volumen (molarni) također se dodaju.
Jednadžba ima sljedeći oblik: pV=RT.
R - univerzalna plinska konstanta, možete je izračunati sami ili možete koristiti već poznatu vrijednost - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Dakle, molarni volumen je omjer volumena i količine tvari (u molovima), a količina tvari je zauzvrat omjer mase i molarne mase.
Jednadžba se može napisati na sljedeći načinnačin: pV=(m / M)RT.
Koji zakoni plinova postoje u fizici
Kao što je ranije spomenuto, izoprocesi se razmatraju u fizici. Postoje formule za ovisnost triju osnovnih veličina (volumen, tlak, temperatura) jedna o drugoj. Plinski zakoni u fizici:
- Boyle-Mariotteov zakon, primijenjen u slučaju izotermnog procesa: umnožak tlaka i volumena plina ostaje nepromijenjen tijekom vremena. Na temelju Mendeleev-Clapeyronove jednadžbe - pV=(m / M)RT=const, ovaj zakon kaže da će rezultat množenja tlaka i volumena biti konstantan, pod uvjetom da temperatura plina i njegova masa ostanu nepromijenjeni.
- Gay-Lussacov zakon, koji se primjenjuje na izobarične procese. U ovom slučaju, omjer volumena i temperature ostaje nepromijenjen: V / T=konst. Gay-Lussacov zakon može se formulirati na sljedeći način: ako tlak i masa plina ostaju nepromijenjeni tijekom vremena, tada je kvocijent volumena podijeljen s temperaturom konstantna vrijednost.
- Charlesov zakon - za izohorične procese. Omjer tlaka i temperature se ne mijenja: p / T=konst. U ovom slučaju, omjer tlaka plina i temperature je konstantan dok tlak i masa ostaju nepromijenjeni.
Plinski zakoni: kemija
Među ovim zakonima:
- Avogadrov zakon. Formulira se na sljedeći način: jednaki volumeni različitih plinova sadrže isti broj molekula, uz ostale jednake stvari (tlak i temperatura). Iz ovog zakona slijedi -u normalnim uvjetima (normalni uvjeti su tlak od 101,235 kPa i temperatura od 273 K), volumen apsolutno bilo kojeg plina koji zauzima 1 mol je 22,4 litre.
- D altonov zakon: volumeni koji zauzimaju plinovi koji međusobno reagiraju i produkti dobiveni tijekom reakcije, kada se prvi podijeli s drugim, rezultira malim, ali točno cijelim brojevima, koji se nazivaju koeficijenti.
- Zakon parcijalnih tlakova: da bi se odredio tlak mješavine plinova, potrebno je zbrojiti tlakove koje stvaraju plinovi mješavine.
Različiti zakoni koji se primjenjuju na plinove
Možda mnogi misle da su plinovi najjednostavnije agregatno stanje: obje se čestice kreću nasumično, a udaljenost između njih je maksimalna (osobito u usporedbi s čvrstim tvarima), a masa tih istih čestica je mala. Međutim, zakoni koji se primjenjuju za opisivanje stanja takvih tvari vrlo su raznoliki. Iz prethodno rečenog proizlazi da se proučavanjem pitanja plinskih zakona ne bavi samo fizika. Štoviše, i u fizici i u kemiji nema ih jedan ili dva. Iz ovoga se može zaključiti da ono što se čini jednostavnim nije uvijek tako u stvarnosti.
