Как найти абсолютная температура газа: Абсолютная температура идеального газа

Абсолютная температура идеального газа

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Главная Справочник Физика Абсолютная температура идеального газа

Давление газа определяют хаотические удары перемещающихся молекул. Это означает, что уменьшение давления при охлаждении газа можно объяснить уменьшением средней энергии поступательного движения молекул (). Давление газа достигнет нуля, когда в соответствии с основным законом молекулярно кинетической теории:

. Концентрация молекул газа n считается постоянной отличной от нуля.

Абсолютная температура идеального газа

Для охлаждения газа существует предел. Абсолютным нулем называют температуру, при которой прекращается поступательное движение молекул.

Идеальный газ (в отличие от реальных газов) остается в газообразном состоянии при любых температурах. Величину температуры, при которой прекратится поступательное движение молекул, можно найти из закона, который определил Ж. Шарль: температурный коэффициент давления идеального газа не зависит от рода газа и равен . При этом давление идеального газа при произвольной температуре равно:

где t – температура по шкале Цельсия; – давление при . Приравняем давление в выражении (2) к нулю, выразим температуру, при которой молекулы идеального газа прекратят свое поступательное движение:

В. Кельвин предположил, что полученное значение абсолютного нуля будет соответствовать прекращению поступательного движения молекул любого вещества. Температуры ниже абсолютного нуля (T=0 К) природе не бывает. Так как при температуре абсолютного нуля нельзя отнимать энергию теплового движения молекул и уменьшать температуру тела, так как энергия теплового движения отрицательной быть не может. В лабораториях получена температура близкая к абсолютному нулю (около тысячной доли градуса).

Термодинамическая шкала температур

По термодинамической шкале температур (она же шкала Кельвина) началом отсчета считается абсолютный нуль температур. Температуру обозначают большой буквой T. Размер градуса совпадает с градусом по шкале Цельсия:

Одинаковыми будут производные, если брать их с использованием разных температурных кал:

При переходе от шкалы Кельвина к шкале Цельсия сохраняются определения термических коэффициентов объемного расширения и коэффициента давления.

В международной системе единиц (СИ) единица температуры является основной, ее называют кельвином (К). В системе СИ термодинамическая шкала температур используется для отсчета температуры.

В соответствии с международным соглашением размер кельвина определяют из таких условий: температуру тройной точки волы принимают равной 273,16 К. Тройной точке воды по Цельсию, соответствует 0,01 ^oС, температура таяния льда по кельвину равна 273,15 К.

Температура, измеряемая в кельвинах, называется абсолютной. Связью между абсолютной температурой и температурой по Цельсию отражает выражение:

Абсолютная температура, кинетическая энергия молекул и давление идеального газа

Величина средней энергии поступательного движения молекул прямо пропорциональна температуре газа:

где – постоянная Больцмана. Формула (6) означает, что средняя величина кинетической энергии поступательного движения молекул не зависит от рода идеального газа, а определено только его температурой.

Давление идеального газа определено только его температурой:

Примеры решения задач

Абсолютная температура идеального газа.

Формулы. Пример задачи

От Masterweb

16.01.2019 21:00

Температура — термодинамическая макроскопическая характеристика, которая играет важную роль практически во всех физических процессах. В данной статье сосредоточим свое внимание на освещении вопросов, что такое абсолютная температура газа идеального и как ее можно вычислить.

Абсолютная шкала температур

Для начала познакомимся со шкалой, которая используется в физике для описания температуры. Она называется абсолютной или шкалой Кельвина. Впервые ее ввел в использование английский физик лорд Кельвин в 1848 году. При этом ученый основывался на завоевавшей популярность шкале Цельсия.

Абсолютная температура так называется потому, что она имеет нижний предел — 0 кельвин, при котором считается «замороженным» любой вид движения (на самом деле при 0 К существуют так называемые нулевые колебания). Верхнего предела у этой шкалы нет.

С градусами Цельсия C абсолютная шкала T связана следующим простым равенством:

T = C + 273,15.

В отличие от других температурных шкал, например, от шкалы Фаренгейта, кельвин имеет точно такой же масштаб, что и градус Цельсия. Последнее означает, что для перевода в абсолютную любой температуры по Цельсию достаточно добавить к ней число 273,15. Так, по шкале Кельвина вода замерзает при 273,15 К, а кипит при 373,15 К.

Краткое понятие о газе идеальном

Поскольку далее будет рассмотрена формула для определения абсолютной температуры газа идеального, то будет полезным познакомиться с этим понятием поближе. Под идеальным понимают такой газ, молекулы которого практически не взаимодействуют друг с другом, обладают большой кинетической энергией по сравнению с потенциальной, и расстояния между которыми значительно превышают их собственные размеры.

Все реальные газы проявляют поведение идеальных при небольших давлениях и высоких температурах. Примерами могут служить благородные газы, воздух, метан и другие. В то же время пар h3O даже при низких давлениях сильно отличается от идеального газа, поскольку в нем всегда присутствуют значительные водородные связи между полярными молекулами воды.

Температура абсолютная идеального газа

Существует два подхода к определению температуры в газах. Рассмотрим каждый из них.

Первый подход заключается в привлечении положений молекулярно-кинетической теории (МКТ) и физического смысла самой температуры T. Последний заключается в кинетической энергии частиц газа. Чем больше эта энергия, тем выше температура, причем зависимость является прямо пропорциональной. Используя формулу из механики для энергии кинетической и постоянную Больцмана kB можно записать следующее равенство МКТ:

m*v2/2 = 3/2*kB*T.

Где m — масса движущейся поступательно частицы. Выражая из этого равенства величину T, получаем формулу:

T = m*v2/(3*kB).

Чем меньше масса частицы и чем больше ее скорость, тем выше абсолютная температура.

Второй подход в определении величины T заключается в использовании универсального уравнения Клапейрона-Менделеева. Это уравнение было записано в XIX веке Эмилем Клапейроном (впоследствии модифицировано Д. И. Менделеевым) как результат обобщения открытых экспериментально в XVII-XIX веках газовых законов (Шарля, Гей-Люссака, Бойля-Мариотта, Авогадро). Математически универсальное уравнение записывается так:

P*V = n*R*T.

Как видно, оно связывает три основных термодинамических величины системы: давление P, объем V и температуру абсолютную T. Две другие величины, присутствующие в уравнении, — это n — количество вещества и R — газовая постоянная.

Не представляет особого труда получить формулу для температуры из Клапейрона-Менделеева закона:

T = P*V/(n*R).

В закрытой системе (n = const) температура газа прямо пропорциональна произведению объема на давление.

Пример задачи

Воздух, которым мы дышим, является смесью газов идеальных. Известно, что молярная масса воздуха составляет 29 г/моль. Необходимо определить температуру воздуха, если средняя скорость его молекул составляет 530 м/с.

Очевидно, что решение этой задачи можно получить, если воспользоваться следующим выражением:

T = m*v2/(3*kB).

Массу одной молекулы m воздуха можно получить, если поделить величину M на число Авогадро NA. Произведение же числа NA на константу Больцмана kB — это не что иное, как газовая постоянная R, которая равна 8,314 Дж/(К*моль). Учитывая эти рассуждения, получаем рабочую формулу:

T = M*v2/(3*R ) = 0,029*6002/(3*8,314) = 326,60 К.

В градусах Цельсия найденной температуре соответствует значение 53,45 oC. На нашей планете такие температуры характерны для жарких песчаных пустынь в полдень.

Температура и давление

Температура и давление

Частицы, из которых состоит объект, могут иметь упорядоченную энергию и неупорядоченную
энергия. Кинетическая энергия объекта в целом за счет его движения со скоростью
v по отношению к наблюдателю является примером упорядоченной энергии.
кинетическая энергия отдельных атомов, когда они беспорядочно колеблются вокруг своих
положение равновесия, является примером неупорядоченной энергии. Тепловая энергия — неупорядоченная энергия.
температура является мерой этого внутреннего,
неупорядоченная энергия.

Определение:

Абсолютная температура любого вещества
пропорциональна средней кинетической энергии, связанной с
беспорядочное движение атомов или молекул, которые создают
до вещества.

В газе отдельные атомы и молекулы движутся беспорядочно.
абсолютная температура Т газа пропорциональна средней
поступательная кинетическая энергия атома или молекулы газа, ½m 2 >.
В единицах СИ пропорциональная константа равна (3/2)k _B , где k _B
= 1,381*10 ^-23 Дж/К или 1,381*10 ^-23
Pa m ³ /K называется постоянной Больцмана .

½m 2 > = (3/2)k _B T

В твердом теле атомы могут случайным образом перемещаться относительно своих положений равновесия.
Кроме того, твердое тело в целом может двигаться с заданной скоростью и иметь
упорядоченная кинетическая энергия. Только кинетическая энергия, связанная со случайным
движение атомов пропорционально абсолютной температуре твердого тела.

В идеальных газах неупорядоченной энергией является вся кинетическая энергия, в молекулярной
газов и твердых тел это сочетание кинетической и потенциальной энергии. Если
мы моделируем атомы в твердом теле удерживаемыми вместе крошечными пружинками, тогда
случайная внутренняя энергия каждого атома постоянно переключается между кинетической энергией
и упругая потенциальная энергия.

В классической физике нулевая абсолютная температура означает нулевую кинетическую энергию
связано со случайным движением. Атомы в веществе не движутся
уважение друг к другу. (Принцип неопределенности в квантовой механике
требует наличия некоторой нулевой энергии. ) Комнатная температура
не близкой к абсолютному нулю температуре. При комнатной температуре атомы и
молекулы всех веществ имеют хаотическое движение.

В единицах СИ шкала абсолютной температуры
Кельвин (К).
Шкала Кельвина идентична шкале градусов Цельсия ( ^o градусов Цельсия), за исключением того, что она сдвинута так, что 0 градусов
Цельсия равно 273,15 К. У нас есть

температура в ^o С = температура в К — 273,15.

Чтобы преобразовать температуру в градусов по Фаренгейту , мы можем использовать

.

температура в ^o F = (9/5) * температура в ^или С + 32.

Проблема:

Средние атомные и молекулярные скорости (v _rms = 2 > ^½
= среднеквадратическая скорость) велики даже при низких температурах. Что такое v _rms
для атомов гелия при 5,00 К всего один
градусов выше температуры сжижения гелия?

Решение:

• Обоснование:
  Абсолютная температура T газа пропорциональна средней
  поступательная кинетическая энергия атомов или молекул газа.
  ½m 2 > = (3/2)k _B T.
• Детали расчета:
  ½m 2 > = (3/2)k _B T = (3/2)*1,381*10 ^-23
  Дж/К*(5 К) = 1,04*10 ^-22 Дж
  2 > = (2*1,04*10 ^-22 Дж)/(4*1,66*10 ^-27
  кг) = 3,13*10 ⁴ м ² /с ²
  v _{среднеквадратичное значение} = 177 м/с
  (масса
  ⁴ Атом He равен 4 атомным единицам массы = 4*1,66*10 ^-27 кг.)

Среднеквадратическая скорость атомов или молекул с массой m равна v _rms = 2 > ^½
= (3k _B т/м) ^½ .

Проблема:

Жидкий азот имеет температуру кипения -195,81 ^o C при атмосферном
давление. Выразите эту температуру в
(а) градусов по Фаренгейту и
(б) Кельвин.

Решение:

• Обоснование:
  Преобразование единиц измерения
• Детали расчета:
  (a) температура в ^o F = (9/5) * температура в
  ^o C + 32.
  температура в ^o F = [(9/5)(-195,81) + 32]
  ^o F = -320,5 ^o F.
  (b) температура в К = (-195,81+ 273,15) К = 77,34 К.

Проблема:

Одна из самых высоких температур, когда-либо зарегистрированных на поверхности Земли, была
134 ^или F в Долине Смерти, Калифорния.
(a) Чему равна эта температура в ^o C?
б) Чему равна эта температура в градусах Кельвина?

Решение:

• Обоснование:
  Преобразование единиц измерения
• Детали расчета:
  (а) (5/9)*(температура в
  ^o F — 32)= температура в ^o C.
  (5/9)*(134 — 32) ^o C = 56,67
  ^o C.
  (b) температура в ^o С + 273,15 = температура в К.
  (56,67 + 273,15) К = 329,82 К.

Проблема:

(a)  При какой температуре шкалы Фаренгейта и Цельсия имеют одинаковые значения?
численная величина?
б) При какой температуре шкалы Фаренгейта и Кельвина имеют одинаковые значения?
численная величина?

Решение:

• Обоснование:
  Преобразование единиц измерения
• Детали расчета:
  а) температура в ^o F = (9/5) * температура в ^o C + 32.
  X = (9/5) * X + 32,
  
  Х — (9/5)Х = 32, -(4/5)Х = 32, Х = -5*32/4 = -40.
  -40 ^o F = -40 ^o C.
  (b) температура в
  ^o C = (5/9)*(температура в ^o F
  — 32) = температура в К — 273,15.
  (5/9)*(температура в ^o F — 32) + 273,15 = температура в K.
  (5/9)*(X — 32) + 273,15 = X,
  
  (Х — 32) + 491,67 = (9/5)Х,   459,67
  = (4/5)Х, Х = 574,59.
  574,59 ^o F = 574,59 К.

Какая связь между температурой и давлением?

Предположим, у нас есть коллекция молекул газа в невесомости в контейнере объемом V при
абсолютная температура Т. 

Затем каждая молекула движется с постоянной скоростью по
по прямой линии, пока не столкнется с другой молекулой или стенкой контейнера. А
столкновение двух молекул похоже на столкновение двух шаров.
Молекулы обмениваются импульсами,
но общий импульс двух
молекул сохраняется. Когда молекула ударяется о стену, она отскакивает назад.
Его импульс меняется. Чтобы изменить импульс молекулы, стенка должна
действуют на молекулу с силой.
третий закон Ньютона
говорит нам, что молекула действует на стенку с силой. Чем больше
число молекул, ударившихся о стенку, тем больше сила, действующая на стенку.
В контейнере со стенками разного размера более крупные стенки получат больше
удары, чем меньшие стены и, следовательно, испытывают большую силу.
давление в сосуде равно величине нормальной силы F, действующей на стенку.
деленная на площадь А стены.

П = Ф/А

Чем быстрее молекулы движутся в сосуде, тем больше изменение
импульс, когда они отскакивают от стены, и тем чаще они ударяются о стены.
Предположим, что молекула движется горизонтально со скоростью |v _x | взад и вперед
между двумя бесконечно массивными стенами, отстоящими друг от друга на расстояние L. Когда
он ударяется о правую стену, его импульс изменяется от p ₁ = +m|v _x |
до стр. ₂ = -m|v _x |. Изменение в молекуле
импульс равен Δp _моль = p ₂
— p ₁ = -2m|v _x |. Интервал времени между последовательными
попаданий в правую стену составляет Δt = 2L/|v _x |. Итак, средняя сила
стена воздействует на эту молекулу F _моль
= Δp _моль /Δt = -2m|v _x |/(2L/|v _x |) = -mv _x ² /л.
По третьему закону Ньютона средняя сила, с которой молекула действует на стенку, равна
Ф _стена
= mv _x ² /л, оно пропорционально квадрату
скорость молекулы или ее кинетическая энергия.

Предположим, что в объеме V находится N молекул, движущихся горизонтально с
скорость |v _x |. Не все молекулы одинаковы
кинетическая энергия. Сила
воздействие молекул на стенки сосуда равно F = Nm x ² >/л,
где x ² > это среднее значение v _x ² .

Давление P = F/A  = Nm x ² >/V,
так как L*A = V. С ρ _{частицы} = N/V мы имеем

P = F/A = ρ _{частица} mv _x ² .

В направлении x нет ничего особенного. Атомы могут двигаться вверх
и вниз, назад и вперед, внутрь и наружу. Компоненты средней скорости в
все направления будут равны друг другу.

x ² > = y ² > = z ² >.

Каждый из них равен одной трети своей суммы, которая равна квадрату
величина средней скорости.

2 > = x ² > + y ² >
+ z ² >.

x ² > = (1/3) 2 >.

Следовательно, мы можем написать

.

P = (1/3)ρ _{частица} m 2 > = (2/3)ρ _{частица} (m 2 >/2)

Это уравнение связывает давление с кинетической энергией
атомов или молекул, поскольку m 2 >/2 есть кинетическая энергия центра масс или
поступательное движение атома или молекулы. Используя ½m 2 > =
(3/2)k _B T и ρ _{частицы} = N/V сверху мы поэтому находим, что

PV = (2/3)N(m 2 >/2)

PV = Nk _B T.

Давление в сосуде пропорционально средней кинетической энергии молекул и, следовательно, абсолютному
температура Т газа.

Если бы все молекулы в сосуде находились в покое, их кинетическая энергия была бы равна нулю, а давление было бы равно нулю.

PV = Nk _B T называется законом идеального газа . Большинство реальных газов при обычных температурах и
давление подчиняется закону идеального газа. Закон идеального газа можно переписать как

.

PV = nN _A k _B T = nRT.

Здесь n – количество молей газообразного вещества, Н _А
число Авогадро, N _A = 6,022*10 ²³
молекул/моль и R = N _A k _B — константа, называемая
универсальная газовая постоянная , R = 8,31 Дж/(моль К).

Число молей n определяется как n = m/M, где m — средняя масса газа.
частиц в объеме, М – молярная масса газа.

В экспериментах 17 и 18 веков с газами при
очень низкие температура и давление выявили три соотношения, которые являются обобщенными
по закону идеального газа.

• Для газа с низкой плотностью при постоянной температуре P обратно пропорционально
  к В.
  
  Закон Бойля:  PV = константа (при постоянной T).
• Для газа с низкой плотностью при постоянном объеме давление пропорционально
  температура.
  
  Закон Гей-Люссака:  P = константа * T
  (при постоянном V).
• Для газа с низкой плотностью при постоянном давлении объем пропорционален
  температура.
  
  Закон Чарльза:  V = константа * T (при постоянной P).

Закон идеального газа хорошо выполняется для реальных газов при низких
плотности и давления, такие как атмосферная плотность и давление. Если мы используем Т
= 0 ^o С = 273 К и Р = 1 атм, то находим, что один моль газа
занимает объем 22,4 литра. Один моль газа содержит N _A газа
частицы. Для всех газов с низкой плотностью частицы газа N _A занимают
22,4 л при Т=273К и Р=1 атм.

Ничто в законе идеального газа не зависит от природы частиц газа.
значение PV/T зависит только от количества частиц газа и универсального
постоянный.

Примечание:  Во всех газовых законах T обозначает абсолютную температуру, измеренную в градусах Кельвина.
в единицах СИ.

Проблема:

Плотность частиц атмосферного воздуха при температуре 273,15 К на уровне моря составляет 2,687*10 ²⁵ /м ³ .
Рассчитать давление стр.

Решение:

• Обоснование:
  Закон идеального газа, PV = Nk _B T, P = (N/V)k _B T = ρ _{частица} k _B T.
• Детали расчета:
  P = (2,687*10 ²⁵ /м ³ )(1,381*10 ^-23 Па м ³ /K)(273,15
  К) = 1,01*10 ⁵ Па = 101 кПа.

Проблема:

Если воздушный шар, наполненный гелием, изначально находившийся при комнатной температуре, поместить в морозильную камеру,
его объем увеличится, уменьшится или останется прежним?

Решение:

• Обоснование:
  Закон идеального газа гласит, что PV/T постоянна. Давление в
  морозильная камера атмосферное давление, температура в морозильной камере ниже
  что температура наружного воздуха, поэтому объем воздушного шара уменьшается, когда он
  помещается в морозильную камеру.

Внешняя ссылка:
Воздушные шары в жидкости
Азот (Ютуб)

Закон идеального газа — уравнение, вывод, решенные примеры и часто задаваемые вопросы

Закон идеального газа, также называемый общим газовым уравнением, представляет собой уравнение, которое обеспечивает связь между различными параметрами газа, т.е. они обеспечивают связь между давлением (P), температурой (T) и объемом (V) газа. газ. Это комбинация закона Шарля, закона Бойля, закона Авогадро и закона Гей-Люссака. Этот закон был впервые сформулирован французским физиком Бенуа Полем Эмилем Клапейроном в 1834 году.

Что такое идеальный газ?

Идеальный газ — это газ, который существует только в теории, но практически не существует. Он состоит из частиц, в которых происходит только упругое столкновение. Идеальный газ также называют идеальным газом. Идеального газа в окружающей среде не существует, но некоторые газы ведут себя как идеальные газы, включая азот, кислород, водород и углекислый газ, а другие ведут себя идеально при определенных условиях температуры и давления.

Законы об идеальных газах

Законы об идеальных газах представляют собой комбинацию наблюдений Бойля в семнадцатом веке и Чарльза в восемнадцатом веке.

Закон Бойля: Давление газа обратно пропорционально объему газа для данного количества газа при фиксированной температуре, т.е. при постоянной температуре отношение между давлением и объемом количества газа можно записать как

P ∝ 1 / V

PV = константа

где
P — давление
V — объем 90 011

Закон Шарля: Объем газа прямо пропорционален температура газа для данного фиксированного количества газа, поддерживаемого при постоянном давлении, т. е. при постоянной температуре, соотношение между объемом и температурой количества газа может быть записано как

В ∝  T

В / T = константа

где
T — температура
В — объем

Единицы закона идеального газа

Для закона идеального газа используются различные единицы измерения. ,

PV = nRT

где,

• P – давление, измеряемое в паскалях (Па) или атм
• V – объем, измеряемый в м ³ или литров (л)
• T – температура, измеряемая в Кельвинах (K)

Универсальная газовая постоянная (R)

R – универсальная газовая постоянная, обозначается R.

• В системе СИ значение Универсальная газовая постоянная равна 8,314 кДж/моль.K
• В системе СГС значение универсальной газовой постоянной составляет 0,082 л.атм/к.моль

Уравнение идеального газа

Эти два закона применимы к газам с низкой плотностью и могут быть сгруппированы в одно отношение. Стоит отметить, что

PV = константа…(1)

V/T = константа…(2)

Из уравнения (1) и (2)

PV/T = константа

В более общей форме можно сказать, что применяется к любому количеству любого газа с низкой плотностью, а не просто к определенному количеству этого газа. Это соотношение описывает закон идеального газа и известно как уравнение идеального газа .

Это может быть выражено как

PV / T = nR

PV = nRT

где,
n число молей в пробе газа
R универсальная газовая постоянная

.

Его также можно сформулировать в более общей форме, применимой к любому количеству любого газа с низкой плотностью, а не просто к определенному количеству этого газа.

Вывод уравнения идеального газа

Пусть P — давление газа, V — объем газа, а T — температура.

Согласно закону Бойля,

P ∝ 1/V

V ∝ 1/P ……(1)

Согласно закону Чарльза, 9 0011

В ∝  Т …… ..(2) 

Согласно закону Авогадро,

Когда P и T постоянны, объем газа пропорционален количеству молей газа. т.е.  

В ∝  n …….(3) 

Сравните уравнения (1), (2) и (3) как

V ∝  nT/P

PV = nRT

где
R — универсальная газовая постоянная, значение которой равно 8,314 Дж/моль. K

Абсолютная температура

Термодинамическая температура — это другое название для абсолютной температуры . Значение абсолютной температуры равно нулю Кельвина или -273 °С. При этой температуре термодинамическая энергия системы минимальна. Скорость частиц газа останавливается при температуре абсолютного нуля. Это означает, что частицы газа на самом деле не движутся. При абсолютном нуле объем газа равен нулю.

Подробнее, Шкалы температуры

Связь между давлением и температурой

Температура имеет прямую зависимость от давления и объема, т.е. 

PV ∝ T   9 0011

Эта взаимосвязь позволяет газу, который будет использоваться для определить температуру газовым термометром постоянного объема.

Следовательно, при постоянном объеме отношение можно записать как  

P ∝ T

Здесь температура измеряется в пересчете на давление с помощью газового термометра постоянного объема.

Прямая линия выходит из графика зависимости давления от температуры.

Наблюдения за реальными газами отличаются от значений, ожидаемых законом идеального газа при низких температурах. Однако зависимость является линейной в широком диапазоне температур, и кажется, что если бы газ оставался газом, давление падало бы до нуля при понижении температуры. Экстраполяция прямой на ось дает абсолютный минимум температуры идеального газа. Абсолютный ноль определяется как температура – ​​273,15 градуса по Цельсию. Температурная шкала Кельвина, часто известная как абсолютная шкала температуры, основана на абсолютном нуле.

На приведенном ниже изображении показана зависимость между давлением и температурой идеального газа.

В температурной шкале Кельвина за нулевую точку принимается – 273,15 °C, то есть 0 K. В температурных системах Кельвина и Цельсия размер единицы одинаков. Таким образом, отношение между ними может быть выражено как

T = t + 273,15

где
t температура в °C

Подробнее

• Формула закона Гей-Люссака
• Закон охлаждения Ньютона
• Закон Чарльза

Решенные примеры по закону идеального газа 9052 0

Пример 1. Какой объем занимает 2,34 грамма углекислого газа при СТП?

Решение:

Дано,

Вес (м) углекислого газа = 2,34 грамма = 1,00 атм. 9где, 
n — количество молей,
m – вес
M – молярная масса вещества.

Молярная масса диоксида углерода = 44,0 г моль¯ ¹

n = 2,34 г / 44,0 г моль¯ ¹
     = 0,0532 моль

Согласно уравнению идеального газа

PV = nRT

V = nRT / P

Подставляя все значения,

V = [0,0532) (0,08206) (273,0)] / 1,00

   = 9000 5 1,19 л

Пример 2: А проба аргона на СТП занимает 56,2 литра. Определить количество молей аргона и массу аргона в образце.

Решение:

Дано,

Объем (V) аргона = 56,2 литра

При нормальных условиях,
Температура = 273,0 К.
Давление = 1,00 атм.

Молярная масса газообразного аргона = 39,948 г/моль

Согласно уравнению идеального газа,

PV = nRT

n = PV / RT…(1)

Подставляя все значения в приведенное выше уравнение,

90 002 н = [(1,00 атм) (56,2 л) ] / [ (0,08206 л атм моль¯1 К¯1) (273,0 К)]

  = 2,50866 моль

Число молей n,

n = m/M

900 02 m = nM…(2)

Подставляя все значения в приведенное выше уравнение,

m = (2,50866 моль)×(390,948 г/моль) 

    = 100 г

Пример 3. При какой температуре 0,654 моль газообразного неона займет 12,30 л при 1,95 атмосферы?

Решение:

Дано,

Объем (V) газа неона = 12,30 литра

Давление = 1,95 атм

Количество молей = 0,6 54 моля

Согласно уравнению идеального газа,

PV = nRT

T = PV / nR

Подставляя все значения в приведенное выше уравнение,

T = [(1,95 атм) × (12,30 л)] / [(0,654 моль) × (0,08206 л атм моль¯ ¹ K¯ ¹ )]

   = 447 K

Пример 4: 5,600 г твердого СО2 помещают в пустой герметичный контейнер емкостью 4,00 л при температуре 300 К. Когда весь твердый СО2 станет газом, какое будет давление в контейнере?

Раствор:

Дано,

Вес (m) углекислого газа = 5,600 г

Объем (V) углекислого газа = 4,00 л

Температура = 300 K

Молярная масса диоксида углерода = 44,0 г моль ^¯1

Число молей n,

n = m/M…(1)

Подставляя все значения в уравнение выше,

n = (5,600 г) / (44,009 г/моль)

   = 0,1272467 моль

Согласно уравнению идеального газа V…(2)

Замена всех значения в приведенном выше уравнении,

P = (0,1272467 моль) × (0,08206 л атм моль¯ ¹ K¯ ¹ )× (300 K)/ (4,00 л) 

   = 0,7831 атм

Часто задаваемые вопросы по законам идеального газа 9000 6

Q1: Что такое закон идеального газа?

Ответ:

Закон об идеальном газе — это закон, который устанавливает связь между различными параметрами газа, такими как давление, температура и объем газа. Согласно закону идеального газа,

PV = nRT

Q2: Примеры идеального газа?

Ответ:

Не существует такого газа, который ведет себя как идеальный благородный газ, но мы можем взять некоторые газы, которые ведут себя почти как идеальный газ, а именно азот, кислород, водород, углекислый газ и другие.

Q3: Кто вывел закон об идеальном газе?

Ответ:

Закон идеального газа был впервые выведен французским физиком Бенуа Полем Эмилем Клапейроном.

Q4: Почему закон об идеальном газе неточен?

Ответ:

Закон об идеальном газе неточен, потому что он работает только с идеальным газом при идеальном движении и не работает при более высоком давлении и более низкой температуре.

Q5: Как закон идеального газа используется в повседневной жизни?

Ответ:

Закон идеального газа используется в повседневной жизни в различных сценариях, например,

• Подушки безопасности в автомобиле расширяются на основе закона идеального газа.