Enne kui hakata otsima sõna "gaasiseadus" tähendust, tuleb välja selgitada, mis on gaas. Gaasid on ained, mille osakesed liiguvad ruumis juhuslikult. Neid aineid iseloomustavad väga nõrgad molekulidevahelised, aatomitevahelised ja ioonidevahelised vastasmõjud. Gaasilist olekut nimetatakse ka gaasiks, st üheks neljast aine agregaatolekust, lisaks vedelale, tahkele ja plasmale. Gaasidel on oma seadused. Mis on gaasiseadus?
Definitsioon
Füüsikalisest vaatenurgast on gaasiseadused seadused, mis selgitavad ideaalses gaasis toimuvaid isoprotsesse. Huvitav fakt on see, et keemias on ka teatud mustrid selliste ainete kirjeldamiseks, mis resoneerivad füüsikaseadustega. Need seadused kehtivad aga päris gaaside kohta. Nüüd tasub mõista, mis on ideaalne gaas ja isoprotsess. Alustame.
Ideaalne gaas
Ideaalne gaas on reaalse gaasi matemaatiline mudel, mis eeldab, et gaasiosakeste vahel puudub vastastikmõju. Sellest oletusestsellest järeldub, et osakesed puutuvad kokku ainult anumaga, milles aine paikneb, ja ka selle aine osakeste mass on nii väike, et selle võib vaatlusest täielikult välja jätta.
Isoprotsessid
Et vastata küsimusele, mis on isoprotsess, peate pöörduma termodünaamika (üks füüsika harudest) poole. Gaasi (ideaalgaasi) oleku kirjeldamiseks on peamised parameetrid rõhk, temperatuur ja maht.
Seega on isoprotsessid gaasides toimuvad protsessid, eeldusel, et üks neist kolmest parameetrist jääb aja jooksul muutumatuks. Isotermilistes protsessides temperatuur ei muutu, isobaarilistes protsessides rõhk ei muutu ja isohoorsetes protsessides ruumala ei muutu.
Mendelejevi-Clapeyroni võrrand
Enne gaasiseaduste käsitlemist on vaja teada, mis on Mendelejevi-Clapeyroni võrrand ning kuidas see võrrand on seotud gaaside ja nende seadustega. Kõigi samade näitajate – rõhk, maht, temperatuur, universaalse gaasikonstant ja maht (molaarne) – sõltuvuse kirjeldamiseks lisatakse ka.
Võrrandil on järgmine kuju: pV=RT.
R - universaalne gaasikonstant, saate selle ise arvutada või kasutada juba teadaolevat väärtust - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Seega on molaarmaht mahu ja aine koguse suhe (moolides) ning aine kogus omakorda massi ja molaarmassi suhe.
Võrrandi saab kirjutada järgmiseltviis: pV=(m / M)RT.
Millised gaasiseadused füüsikas eksisteerivad
Nagu varem mainitud, käsitletakse füüsikas isoprotsesse. Kolme põhisuuruse (ruumala, rõhk, temperatuur) üksteisest sõltuvuse kohta on olemas valemid. Gaasiseadused füüsikas:
- Boyle-Mariotte'i seadus, mida rakendatakse isotermilise protsessi korral: rõhu ja gaasi mahu korrutis jääb aja jooksul muutumatuks. Lähtudes Mendelejevi-Clapeyroni võrrandist - pV=(m / M)RT=const, ütleb see seadus, et rõhu ja ruumala korrutamise tulemus jääb konstantseks tingimusel, et gaasi temperatuur ja selle mass jäävad muutumatuks.
- Gay-Lussaci seadus, mis kehtib isobaarsete protsesside kohta. Sel juhul jääb mahu ja temperatuuri suhe muutumatuks: V / T=konst. Gay-Lussaci seadust saab sõnastada järgmiselt: kui gaasi rõhk ja mass jäävad aja jooksul muutumatuks, siis on ruumala jagatis temperatuuriga konstantne väärtus.
- Charles'i seadus – isohooriliste protsesside jaoks. Rõhu ja temperatuuri suhe ei muutu: p / T=konst. Sel juhul on gaasi rõhu ja temperatuuri suhe konstantne, samas kui rõhk ja mass jäävad muutumatuks.
Gaasiseadused: keemia
Nende seaduste hulgas:
- Avogadro seadus. See on sõnastatud järgmiselt: võrdsetes kogustes erinevaid gaase sisaldab sama arv molekule, kusjuures muud tegurid on võrdsed (rõhk ja temperatuur). Sellest seadusest tuleneb -tavatingimustes (normaalsetes tingimustes on rõhk 101,235 kPa ja temperatuur 273 K) on absoluutselt iga gaasi maht, mis on hõivatud 1 mooliga, 22,4 liitrit.
- D altoni seadus: omavahel reageerivate gaaside ja reaktsiooni käigus tekkivate saaduste poolt hõivatud mahud, jagades esimese teisega, annavad väikesed, kuid täpselt täisarvud, mida nimetatakse koefitsientideks.
- Osarõhkude seadus: gaasisegu rõhu määramiseks on vaja liita segu gaaside tekitatud rõhud.
Erinevad gaaside suhtes kehtivad seadused
Võib-olla arvavad paljud, et gaasid on agregaatolekutest kõige lihtsamad: mõlemad osakesed liiguvad juhuslikult ja nende vaheline kaugus on maksimaalne (eriti võrreldes tahkete ainetega) ja nende samade osakeste mass on väike. Selliste ainete oleku kirjeldamiseks kohaldatavad seadused on aga väga erinevad. Eespool öeldust järeldub, et gaasiseaduste küsimuse uurimisega ei tegele mitte ainult füüsika. Pealegi pole nii füüsikas kui ka keemias neid üks ega kaks. Sellest võib järeldada, et see, mis tundub lihtne, ei ole tegelikkuses alati nii.
