3理想気体の例:どのような状況下で:

この記事では、「理想気体の例」と理想気体の例に関連する事実について説明します。 理想気体の例は、理想気体の法則に基づいています。 しかし、実際の生活では、理想気体は宇宙に存在しません。

3つ以上の理想気体の例を以下に示します。

例1:-

圧力256Torr、摂氏25度での窒素ガスの密度を計算します。

解決: - 与えられたデータは、

P = 256 Torr = 256 Torr x 1 atm/760 Torr = 0.3368 atm

V =?

T =(25 + 273)K = 298 K

n =?

次に、理想気体の式を適用します。

PV=nRT………。 eqn(1)

だから、密度を書くこともできます、

ρ = m/v ………. 式 (2)

ここで、

ρ = 理想気体の密度

m=理想気体の質量

v=理想気体の体積

さて、m=M×n …………。 式 (3)

ここで、

m=質量

M=モル質量

n=モル

eqn(2)とeqn(3)から、次のようになります。

ρ=m/v …… (4)

eqn(2)とeqn(3)を並べると、

ρ = M xn/V ……式(5)

ρ/M = n/V……式(6)

理想気体の方程式を適用して、

PV = nRT

n/V =ρ/M ……式(7)

n/V = P/RT ……式(8)

eqn(6)とeqn(8)から、次のようになります。

ρ/M} = P/RT ……式(9)

密度を分離し、

ρ=PM/RT……式(10)

ρ = (0.3368 気圧)(2 x 14.01 グラム/モル)/(0.08206 L*気圧*モル-1*K-1 )(298K)

ρ = 0.3859 グラム/モル

圧力256Torr、摂氏25度の窒素ガスの密度は0.3859グラム/molです。

理想気体の例
画像–窒素:理想気体の例。
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例2:-

ネオンガスが入った容器。 容器内のネオンの量は5.00リットルで、そのときの温度は26mmHgで摂氏750度です。 これで、二酸化炭素蒸気がコンテナに追加されます。 容器に加えられる二酸化炭素の量は0.627グラムです。

次に、これらの要因を決定します。

ネオンの気圧分圧。

二酸化炭素の分圧(気圧)。

コンテナ内に存在する全圧。

解決: - 与えられたデータは、

P = 750 mm Hg-> 1.01 atm

V=5.00リットル

T =(26 + 273)K = 299 K

nne =?

nco2 =?

二酸化炭素の場合、モル数は、

nco2 = 0.627 グラム CO2 = 1 mol/44 グラム = 0.01425 mol CO2

ネオンの場合、モルの数は、

nNe= 0.206 モル Ne

二酸化炭素を容器に加える前に、ネオンの圧力しか得ることができません。 だから 分圧 ネオンは間違いなく圧力の量がすでに問題になっていることです。

さて、二酸化炭素については、

理想気体方程式の方程式を使用して、次のように書くことができます。

二酸化炭素とネオン温度の両方で、体積とガス定数は同じままです。

そう、

1.01 atm/0.206 mol Ne = PCO2/0.01425 mol CO2

PCO2 = 0.698気圧

全圧、

P合計 = PNe + PCO2

P合計= 1.01 気圧 + 0.698 気圧

P合計 = 1.708気圧

ネオンの分圧は1.01気圧です。

二酸化炭素の分圧0.698気圧。

コンテナ内の全圧は1.708気圧です。

例3:-

ボリュームの量を決定します。

ガラス容器には二酸化炭素ガスが入っています。 二酸化炭素ガスの温度は摂氏29度、圧力は0.85気圧、二酸化炭素ガスの質量は29グラムです。

解決: - 与えられたデータは、

P = 0.85 気圧

m=29グラム

T =(273 + 29)K = 302 K

理想気体の数学的形式は、

PV = nRT……..eqn(1)

ここで、

P=理想気体の圧力

V=理想気体の体積

n=理想気体のモル数

R=理想気体の普遍的な気体定数

T=理想気体の温度

物質Mがモル質量として示され、物質の質量がmとして示される場合、その特定の物質の総モル数はsで表すことができます。

n = m/M ……..eqn (2)

……..eqn(1)と……..eqn(2)を組み合わせると、

PV = mRT/M ……..eqn (3)

二酸化炭素のモル質量の値は次のとおりです。

M=44.01グラム/モル

eqn(3)から、次のように書くことができます。

V = mRT/M = 29 グラム x 0.0820574 L*atm*mol-1*K-1 x 302/44.01 グラム/モル x 0.85 気圧

V=19.21リットル

ガラス容器には二酸化炭素ガスが入っています。 二酸化炭素ガスの温度は摂氏29度、圧力は0.85気圧、二酸化炭素ガスの質量は29グラムです。 その場合、ボリュームの量は19.21リットルです。

画像–二酸化炭素;
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実在気体と理想気体:

理想気体は特定の一定条件でガスの法則に従いますが、実在気体は特定の一定条件でガスの法則に従いません。 実際の生活では理想気体は存在しませんが、実在気体は存在します。

主なポイントは、実在気体と理想気体の違いについて導き出されます。

理想的なガス実在ガス
定義一定の圧力と温度の特定の条件でガスの法則に従うガス一定の圧力と温度の特定の条件でガスの法則に従わないガス
粒子の動き理想気体に存在する粒子は自由に動き、粒子は粒子間の相互作用に関与しません。実在気体に存在する粒子は自由に移動して互いに競合することはなく、粒子は粒子間の相互作用に関与します。
占有ボリューム無視できる無視できない
圧力高圧が存在します理想気体圧力より低い圧力
存在する力分子間引力は存在しません分子間引力が存在します
理想気体の公式は次のとおりです。
PV = nRT
ここで、
P =圧力
V =ボリューム
n=物質量 R=理想的なガス定数
T =温度
実在気体が従う式は、
(P + an2/V2)(V – nb) = nRT
ここで、
P =圧力
a=個々のガスについて経験的に決定する必要があるパラメータ
V =ボリューム
b=個々のガスについて経験的に決定する必要があるパラメータ
n=物質量
R=理想的なガス定数
T =温度  
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よくある質問:-

質問: - 理想気体の限界を導き出します。

解決: - 理想気体の限界は以下のとおりです。

  • 理想気体は高密度、低温、高圧では機能しませんでした
  • 重質ガスには適用できない理想気体
  • 理想気体は適用できない強い分子間力。
画像–理想気体;
イメージクレジット - Wikipedia

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質問: - 理想気体についての仮定を書き留めます。

解決: - 実際、私たちの周囲の理想気体には存在しません。 理想気体の法則は、気体の圧力、体積、温度の関係を理解するための簡単な方程式です。

理想気体に関する仮定を以下に示します。

  • 理想気体の気体粒子の体積はごくわずかです。
  • 理想気体の気体粒子のサイズは等しく、分子間力はありません。
  • 理想気体の気体粒子は、ニュートンの運動の法則に従います。
  • エネルギーの損失はありません。
  • 理想気体の気体粒子は弾性衝突を起こします。

質問: - 理想気体の異なる形式の方程式を導き出します。

解決: - 理想気体の公式は、実際にはボイルの法則、アボガドロの法則、シャルルの法則、ゲイ・リュサックの法則を組み合わせたものです。

理想気体のさまざまな形式の方程式を以下に簡単に要約します。

理想気体の一般的な形態:

PV = nRT = nkbNAT = NkBT

ここで、

P=パスカルで測定された理想気体の圧力

V=立方メートルで測定された理想気体の体積

 n=モルで測定されたモルで測定された理想気体の合計

R = 値が 8.314 J/K.mol の理想気体の気体定数 = 0.0820574 L*atm*mol-1*K-1

T=理想気体の温度 ケルビンで測定

N=理想気体分子の総数

kb = ボルツマン定数 理想気体のために

NA = アボガドロ定数

理想気体のモル形態:

Pv = Rspecific T

P=理想気体の圧力

v=理想気体の比容積

Rspecific=理想気体の比気体定数

T=理想気体の温度

理想気体の統計的形式:

P = kb/μmμρT

ここで、

P=理想気体の圧力

kb = ボルツマン定数 理想気体のために

μ = 理想気体の平均部分質量

mμ = 原子量定数 理想気体のために

ρ = 理想気体の密度

T=理想気体の温度

ボイル・シャルルの法則:-

PV/T = k

P =圧力

V =ボリューム

T =温度

k=定数

同じ事柄が現在のXNUMXつの異なる状態にあるとき、私たちは書くことができます、

P1V1/T1 = P2V2/T2

質問: -ボイルの法則を導き出します。

解決: - ボイルの法則は気体の法則です。 ボイルの気体の法則は、気体物質(一定の温度に保たれた所定の質量の)によって加えられる圧力は、それが占める体積に反比例することを導き出します。

画像–ボイルの法則;
イメージクレジット - ウィキメディア

言い換えれば、ガスの圧力と体積は温度に間接的に比例し、ガスの量は一定に保たれます。 

ボイルの気体の法則は、数学的に次のように表すことができます。

P1V1 = P2V2

ここで、

P1 =気体物質によって加えられる初期圧力

V1 =気体物質が占める初期体積

P2 =ガス状物質によって加えられる最終圧力

V2 =ガス状物質が占める最終体積

この式は、ボイルの法則によって提案された圧力と体積の関係から取得できます。 一定温度に保たれた一定量のガスの場合、PV=k。 したがって、

P1V1= k (初期圧力 x 初期体積)

P2V2 = k (最終圧力 x 最終容積)

∴P1V1 = P2V2

ボイルの法則に従って、ガスが占める体積が変化すると(一定の量と温度で)、ガスによって加えられる圧力が変化します。

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