Kaj je zakon o idealnem plinu?
Zakon idealnega plina in enačbe stanja
Zakon o idealnem plinu se večinoma lahko uporablja za izračune za realne pline. Ben Edwards, Getty Images
The Zakon idealnega plina je ena od enačb stanja. Čeprav zakon opisuje obnašanje idealnega plina, je enačba uporabna za realne pline pod številnimi pogoji, zato je uporabna enačba, ki se jo je treba naučiti uporabljati. Zakon idealnega plina se lahko izrazi kot:
PV = NkT
kje:
P = absolutni tlak v atmosferah
V = prostornina (običajno v litrih)
n = število delcev plina
k = Boltzmannova konstanta (1,38·1023J·K−1)
T = temperatura v Kelvinih
Zakon o idealnem plinu se lahko izrazi v enotah SI, kjer je tlak v paskalih, prostornina pa v kubičnih metrih , N postane n in je izražen kot moli, k pa se nadomesti z R, the Plinska konstanta (8,314 J·K−1· mol−1):
PV = nRT
Idealni plini proti realnim plinom
Zakon o idealnem plinu velja za idealni plini . An idealen plin vsebuje molekule zanemarljive velikosti, ki imajo povprečno molsko kinetično energijo, ki je odvisna samo od temperature. Medmolekulske sile in molekularne velikosti zakon idealnega plina ne upošteva. Zakon o idealnem plinu najbolje velja za enoatomske pline pri nizkem tlaku in visoki temperaturi. Nižji tlak je najboljši, ker je takrat povprečna razdalja med molekulami veliko večja od velikost molekule . Zvišanje temperature pomaga zaradi kinetična energija molekul se poveča, zaradi česar je učinek medmolekularne privlačnosti manj pomemben.
Izpeljava zakona o idealnem plinu
Obstaja nekaj različnih načinov za izpeljavo ideala kot zakona. Preprost način za razumevanje prava je, da ga gledamo kot kombinacijo Avogadrov zakon in zakon o kombiniranem plinu. The Zakon o kombiniranem plinu se lahko izrazi kot:
PV / T = C
kjer je C konstanta, ki je premo sorazmerna s količino plina oz število molov plina, n. To je Avogadrov zakon:
C = nR
kjer je R univerzalna plinska konstanta ali faktor sorazmernosti. Združevanje zakonov :
PV / T = nR
Če obe strani pomnožimo s T, dobimo:
PV = nRT
Zakon o idealnem plinu – delujoči primeri problemov
Težave z idealnim in neidealnim plinom
Zakon idealnega plina - konstantna prostornina
Zakon idealnega plina - parcialni tlak
Zakon idealnega plina - izračun molov
Zakon idealnega plina - rešitev za tlak
Zakon idealnega plina - rešitev za temperaturo
Idealna plinska enačba za Termodinamični procesi
| Proces (konstanta) | Znano Razmerje | pdva | INdva | Tdva |
| Izobarično (P) | INdva/IN1 Tdva/T1 | pdva=P1 pdva=P1 | INdva=V1(INdva/IN1) INdva=V1(Tdva/T1) | Tdva=T1(INdva/IN1) Tdva=T1(Tdva/T1) |
| Izohorično (IN) | pdva/P1 Tdva/T1 | pdva=P1(Pdva/P1) pdva=P1(Tdva/T1) | INdva=V1 INdva=V1 | Tdva=T1(Pdva/P1) Tdva=T1(Tdva/T1) |
| Izotermično (T) | pdva/P1 INdva/IN1 | pdva=P1(Pdva/P1) pdva=P1/(INdva/IN1) | INdva=V1/(strdva/P1) INdva=V1(INdva/IN1) | Tdva=T1 Tdva=T1 |
| izoentropski reverzibilen adiabatski (entropija) | pdva/P1 INdva/IN1 Tdva/T1 | pdva=P1(Pdva/P1) pdva=P1(INdva/IN1)−c pdva=P1(Tdva/T1)γ/(γ − 1) | INdva=V1(Pdva/P1)(−1/c) INdva=V1(INdva/IN1) INdva=V1(Tdva/T1)1/(1 − c) | Tdva=T1(Pdva/P1)(1 − 1/c) Tdva=T1(INdva/IN1)(1 − c) Tdva=T1(Tdva/T1) |
| politropni (PVn) | pdva/P1 INdva/IN1 Tdva/T1 | pdva=P1(Pdva/P1) pdva=P1(INdva/IN1)−n pdva=P1(Tdva/T1)n/(n − 1) | INdva=V1(Pdva/P1)(-1/n) INdva=V1(INdva/IN1) INdva=V1(Tdva/T1)1/(1 − n) | Tdva=T1(Pdva/P1)(1 - 1/n) Tdva=T1(INdva/IN1)(1−n) Tdva=T1(Tdva/T1) |