Was ist das ideale Gasgesetz?
Ideales Gasgesetz und Zustandsgleichungen
Meistens kann das ideale Gasgesetz verwendet werden, um Berechnungen für reale Gase durchzuführen. Ben Edwards, Getty Images
Das Ideales Gasgesetz ist eine der Zustandsgleichungen. Obwohl das Gesetz das Verhalten eines idealen Gases beschreibt, ist die Gleichung unter vielen Bedingungen auf reale Gase anwendbar, daher ist es eine nützliche Gleichung, deren Verwendung zu lernen. Das ideale Gasgesetz kann ausgedrückt werden als:
PV = NkT
wo:
P = absoluter Druck in Atmosphären
V = Volumen (normalerweise in Liter)
n = Anzahl der Gasteilchen
k = Boltzmann-Konstante (1,38·1023J·K−1)
T = Temperatur in Kelvin
Das ideale Gasgesetz kann in SI-Einheiten ausgedrückt werden, wobei der Druck in Pascal und das Volumen in Pascal angegeben ist in Kubikmeter , N wird zu n und wird als Mol ausgedrückt, und k wird durch R ersetzt, die Gaskonstante (8,314 J·K−1·Mol−1):
PV = nRT
Ideale Gase versus reale Gase
Es gilt das ideale Gasgesetz ideale Gase . Ein ideales Gas enthält Moleküle von vernachlässigbarer Größe, die eine durchschnittliche molare kinetische Energie haben, die nur von der Temperatur abhängt. Intermolekularen Kräfte und Molekülgröße werden vom idealen Gasgesetz nicht berücksichtigt. Das ideale Gasgesetz gilt am besten für einatomige Gase bei niedrigem Druck und hoher Temperatur. Niedrigerer Druck ist am besten, weil dann der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen viel größer ist als der molekulare Größe . Das Erhöhen der Temperatur hilft, weil die kinetische Energie der Moleküle nimmt zu, wodurch der Effekt der intermolekularen Anziehung weniger signifikant wird.
Ableitung des idealen Gasgesetzes
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Ideal als Gesetz abzuleiten. Eine einfache Möglichkeit, das Gesetz zu verstehen, besteht darin, es als eine Kombination von zu betrachten Avogadros Gesetz und das Kombigasgesetz. Das Kombiniertes Gasgesetz kann ausgedrückt werden als:
PV / T = C
wobei C eine Konstante ist, die direkt proportional zur Menge des Gases ist oder Anzahl der Maulwürfe von Gas, n. Das ist Avogadros Gesetz:
C = nR
wobei R die ist Universelle Gas Konstante oder Proportionalitätsfaktor. Gesetze kombinieren :
PV / T = nR
Beide Seiten mit T multiplizieren ergibt:
PV = nRT
Ideales Gasgesetz - Ausgearbeitete Beispielaufgaben
Ideale vs. nicht ideale Gasprobleme
Ideales Gasgesetz - Konstantes Volumen
Ideales Gasgesetz - Partialdruck
Ideales Gasgesetz - Berechnung von Molen
Ideales Gasgesetz - Auflösen nach Druck
Ideales Gasgesetz - Auflösen nach Temperatur
Ideale Gasgleichung für Thermodynamische Prozesse
| Verfahren (Konstante) | Bekannt Verhältnis | Pzwei | INzwei | Tzwei |
| Isobar (P) | INzwei/IN1 Tzwei/T1 | Pzwei=P1 Pzwei=P1 | INzwei=V1(INzwei/IN1) INzwei=V1(Tzwei/T1) | Tzwei=T1(INzwei/IN1) Tzwei=T1(Tzwei/T1) |
| Isochorisch (IN) | Pzwei/P1 Tzwei/T1 | Pzwei=P1(Pzwei/P1) Pzwei=P1(Tzwei/T1) | INzwei=V1 INzwei=V1 | Tzwei=T1(Pzwei/P1) Tzwei=T1(Tzwei/T1) |
| Isotherm (T) | Pzwei/P1 INzwei/IN1 | Pzwei=P1(Pzwei/P1) Pzwei=P1/(INzwei/IN1) | INzwei=V1/(Pzwei/P1) INzwei=V1(INzwei/IN1) | Tzwei=T1 Tzwei=T1 |
| isentrop reversibel adiabat (Entropie) | Pzwei/P1 INzwei/IN1 Tzwei/T1 | Pzwei=P1(Pzwei/P1) Pzwei=P1(INzwei/IN1)-c Pzwei=P1(Tzwei/T1)γ/(γ − 1) | INzwei=V1(Pzwei/P1)(−1/c) INzwei=V1(INzwei/IN1) INzwei=V1(Tzwei/T1)1/(1 - c) | Tzwei=T1(Pzwei/P1)(1 − 1/c) Tzwei=T1(INzwei/IN1)(1 - c) Tzwei=T1(Tzwei/T1) |
| polytrop (PVn) | Pzwei/P1 INzwei/IN1 Tzwei/T1 | Pzwei=P1(Pzwei/P1) Pzwei=P1(INzwei/IN1)-n Pzwei=P1(Tzwei/T1)n/(n − 1) | INzwei=V1(Pzwei/P1)(-1/n) INzwei=V1(INzwei/IN1) INzwei=V1(Tzwei/T1)1/(1 − n) | Tzwei=T1(Pzwei/P1)(1 - 1/n) Tzwei=T1(INzwei/IN1)(1−n) Tzwei=T1(Tzwei/T1) |