بحث عن قوانين الغازات في الكيمياء 2025

Onderzoek naar gaswetten in de chemieIn tegenstelling tot andere toestanden van materie zoals die in de natuur voorkomen, waren gassen een heel groot geheim voor wetenschappers om te bestuderen. Maar Het bestuderen ervan was een dringende noodzaak in de scheikunde, aangezien gassen de atmosfeer van onze aarde vullen en vormen. Na grote inspanningen en tegen de zeventiende eeuw waren wetenschappers in staat deze te bestuderen en er belangrijke wetten over te presenteren. In ons artikel van vandaag Referentiesite We zullen dit belangrijke onderzoek naar de fundamentele gaswetten uitvoeren, voortbouwend op… Alles wat met dit onderzoek te maken heeft.

Inleiding tot de gaswetten

Gassen, of wat bekend staat als de gasvormige toestand, zijn een van de drie vormen waarin materie in de natuur voorkomt, samen met de vaste toestand en de vloeibare toestand. Wat de gasvormige toestand het meest onderscheidt van de vaste en vloeibare toestand is dat dit het geval is heeft geen vaste vorm of grootte, zoals gassen zich onderscheiden. Het heeft een lagere dichtheid dan andere toestanden van materie, naast vele andere eigenschappen. Daarom wordt deze toestand van materie gekenmerkt door speciale wetten die worden bepaald door de eigenschappen ervan onder bepaalde omstandigheden en deze wetten waar natuurkundigen tot zijn gekomen vormen de focus van dit belangrijke onderzoek naar gassen en hun wetten, naast andere onderwerpen die een directe of indirecte invloed hebben op de formulering van deze wetten.

Zie ook: Onderzoek naar relatieve en instantane vectorsnelheid

Onderzoek naar gaswetten

Gaswetten werden in het begin van de 17e eeuw opgesteld om wetenschappers te helpen het volume V, de hoeveelheid of het molaire getal van een gas n, de druk P, de temperatuur T en de gasconstante R te vinden. Als we het over gasproblemen hebben, kan het gas wetten bestaan ​​uit vier basiswetten. Dit zijn de wet van Charles, de wet van Gay-Lussac, de wet van Boyle en de wet van Avogadro, die later allemaal zullen worden gecombineerd in de algemene gasvergelijking en de ideale gaswet.

Boyle’s wet van gassen

De wet van Boyle is vernoemd naar Robert Boyle, die deze wet voor het eerst noemde in 1662 na Christus. De wet wordt gegeven door de vergelijking p¹v¹=p²v²De wet van Boyle stelt dat als de temperatuur constant is, volume en druk een omgekeerde relatie hebben, omdat het vergroten van de beschikbare ruimte voor gasmoleculen hen in staat stelt zich van elkaar af te verspreiden, maar dit vermindert het aantal deeltjes dat beschikbaar is om met de container te botsen en dus de druk neemt af, wat resulteert in het verkleinen van de container betekent dat de deeltjes vaker botsen, waardoor de druk toeneemt.(1)

Jack Charles Wet

De wet wordt gegeven door vergelijking v¹/t¹=v²/t²Deze wet stelt dat het volume en de temperatuur van het gas een directe relatie hebben. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt het volume toe, en dat is wanneer de druk constant blijft leidt tot uitzetting van het gas. Om een ​​constante druk te behouden, neemt het volume van de container toe als het gas wordt verwarmd.(1)

Gay-Lussac-wet

De wet van Gay-Lussac stelt dat de druk van een bepaalde gasmassa rechtstreeks varieert met de Kelvin-temperatuur wanneer het volume constant blijft. P¹/T¹=P²T², Als het echter om de wet van Gay-Lussac gaat, moet de temperatuureenheid altijd in Kelvin zijn.(1)

De wet van Avogadro

Of wat het getal van Avogadro wordt genoemd, De wet wordt gegeven door de vergelijking p¹/n¹=p²/n²dat dateert uit het jaar 1811 na Christus, toen de Italiaanse wetenschapper Amedeo Avogadro het idee opperde dat gelijke volumes gas bij dezelfde temperatuur en druk een gelijk aantal deeltjes zullen hebben, ongeacht hun chemische aard en fysische eigenschappen.(1)

Standaard temperatuur en druk

Omdat temperatuur en druk van de ene plaats tot de andere variëren, gebruiken wetenschappers in berekeningen en vergelijkingen een standaardreferentiepunt dat standaardtemperatuur en druk (STP) wordt genoemd. Standaard temperatuur Het vriespunt van water is 32 graden Fahrenheit, wat overeenkomt met 0 graden Celsius of 273,15 Kelvin. Standaard druk Het is één atmosfeer atm, de standaarddruk wordt 760 mmHg genoemd, de SI-eenheid voor standaarddruk is bij gebruik 1,01 x 10 3 Nm -2, wat de druk is die wordt uitgeoefend door de atmosfeer op aarde op zeeniveau.(2)

Ideale gasconstante

Waarin wordt gesteld dat de kinetische energie per temperatuureenheid van één mol gas een constante waarde is, ook wel de constante van Raynault genoemd, en dat de waarde van R zal veranderen als er sprake is van verschillende eenheden van druk en volume, terwijl de temperatuurfactor over het hoofd wordt gezien, omdat de temperatuur altijd in Kelvin zal zijn in plaats van in Celsius bij gebruik van de ideale gasvergelijking, zijn de verschillende R-waarden gerelateerd aan de eenheden die in de opgave worden gegeven, dus als u een R-waarde kiest, moet u de waarde kiezen die de juiste waarde heeft eenheden voor de verstrekte informatie Hieronder vindt u enkele veelgebruikte R-waarden:(2)

• atm is een afkorting voor de eenheid van druk: atmosfeer: 0,08206 L atm mol-1 K-1
• Tor is een afkorting voor de eenheid van druk Torr: 62,364 L Torr mol-1 K-1
• Pa, wat een afkorting is voor de eenheid van druk Pascal: 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1
• J is een afkorting voor de eenheid van druk, joule: 8,3145 J mol-1 K-1*

Ideale gaswet

Hoewel de wetten van Avogadro, de ideale gasconstante, en de wetten van zowel Boyle als Charles samen een theoretisch ideaal gas beschrijven, zodat alle deeltjesbotsingen exact gelijk zijn, komen ze heel dicht in de buurt van de beschrijving van het gedrag van de meeste gassen, maar er zijn zeer kleine wiskundige afwijkingen als gevolg van verschillen in werkelijke deeltjesgrootte en kleine intermoleculaire krachten in echte gassen. Deze belangrijke wetten worden echter vaak gecombineerd in één enkele vergelijking die bekend staat als de ideale gaswet PV=nRTMet behulp van deze wet kan de waarde van andere variabelen, zoals druk, volume, aantal, temperatuur, enz., worden gevonden.(2)

Algemene wet van gassen

Deze staat ook bekend als de gecombineerde gaswet, omdat deze de drie voorgaande basiswetten combineert, namelijk de wetten van Boyle, Avogadro en Charles, en wordt uitgedrukt door de volgende vergelijking: P¹V¹ / T¹= P²V² / T²De algemene gasvergelijking stelt dat voor een constante gasmassa onder alle omstandigheden de PVT-waarde constant moet blijven, aangezien de relatie tussen druk, volume en temperatuur voor een gegeven hoeveelheid gas wordt bepaald.(3)

Voorbeelden van gaswetten

Het oplossen van voorbeelden van gaswetten of andere wiskundige problemen omvat verschillende hoofdstappen, namelijk het zorgvuldig lezen van het probleem om erachter te komen wat er nodig is, het bepalen van de vereiste wet en de gegevens van het gegeven probleem, en uiteindelijk het oplossen door de gegevens in de wet te vervangen. om het resultaat te verkrijgen, en de onderstaande voorbeelden zijn opeenvolgend in dezelfde volgorde voor de oplossing:(3)

• Eerste voorbeeld: Bereken het volume dat wordt ingenomen door 2,5 mol van een ideaal gas bij -23°C en 4,0 atm, zodat R de ideale gasconstante is van 0,0821 L. atm/K. mol.
  • Om het volume V te berekenen, gebruiken we de ideale gaswet PV = nRT.
  • Volgens de tekst van het probleem zijn de gegevens P = 4,0, n = 2,5 mol en T = −23 + 273 = 250.
  • Omdat PV = nRT, wordt V gevonden door de daarvan afgeleide wet, namelijk V = nRTP.
  • Door de gegevens te vervangen door de gegeven getallen, krijgen we V = nRTP = 2,5 x 0,0821 x 2504 = 12,8dm3
  • De druk kan ook in andere eenheden worden gemeten, zoals 760 mmHg = 1 atm = 101325 Newton.

• Tweede voorbeeld: Als we een systeem hebben van 1 micron en een volume van 2 liter, en het ondergaat een verandering naar 3,5 liter, bereken dan de nieuwe druk?
  • We kunnen eenvoudigweg de temperatuur uit de vergelijking verwijderen en het resultaat opleveren volgens de wet van Boyle, die stelt dat p¹v¹=p²v².
  • Omdat het onbekende hier de nieuwe druk is, is de afleiding uit de vergelijking van Boyle P²=P¹V¹/V².
  • Door de waarden in de vergelijking in te vullen, wordt het proces P²= 1 atm×2L / 3,5L
  • Het resultaat is P² = 0,6 atm

• Derde voorbeeld: Bij 3,0 atm en 37°C zit er 6,2 liter van een ideaal gas. Hoeveel mol gas zijn dit?
  • Omdat de eenheden van de gasconstante worden gegeven met behulp van atmosferen, mollen en kelvins, is het voor dit probleem belangrijk ervoor te zorgen dat waarden die in andere temperatuur- of drukschalen worden gegeven, worden omgezet.
  • We converteren de temperatuur van graden Celsius naar Kelvin met behulp van de vergelijking: T = °C + 273.
  • Door te vervangen, T = 37 + 273 = 310.
  • Hier kunnen we de waarden in de vergelijking vervangen om het aantal mol te verkrijgen, volgens de afleiding van de ideale gasvergelijking PV = nRT, dus we hebben n = PV / RT.
  • Door te vervangen krijgen we n = (3,0 atm x 6,2 L) / (0,08206 L atm / mol K x 310 K
  • Het resultaat is n = 0,75 mol

Soorten gassen

Veel elementen komen in de natuur voor als gassen bij standaardtemperatuur en -druk, terwijl andere elementen en verbindingen onder bepaalde omstandigheden gassen kunnen worden. Over het algemeen worden gassen in drie typen ingedeeld:(4)

• Primaire gassen: Ze bestaan ​​​​als niet-gecombineerde natuurlijke gassen bij standaardtemperatuur en -druk, zoals waterstof, stikstof, zuurstof, enz., En unidirectionele edelgassen zoals helium, neon en andere.
• Zuivere en gemengde gassen: Zuivere gassen kunnen verschillende vormen aannemen. Ze kunnen bestaan ​​uit individuele atomen, zoals neon, of ze kunnen bestaan ​​uit atomaire gassen of edelgassen. Aan de andere kant bestaan ​​gemengde gassen uit twee of meer soorten zuivere gassen.
• Giftige gassen: Giftige gassen kunnen schade veroorzaken bij inademing of wanneer mensen eraan worden blootgesteld, of zelfs de onmiddellijke dood tot gevolg hebben.

Eigenschappen van gassen

In de natuurkunde waren gassen een mysterie voor vroege wetenschappers die verbaasd waren over hun bewegingsvrijheid en schijnbare gewichtloosheid in vergelijking met vloeistoffen en vaste stoffen. Pas in de 17e eeuw kwamen ze tot de conclusie dat gassen een toestand van materie vormden Tijdens hun studie begonnen ze consistente eigenschappen op te merken die gassen definiëren.(4)

• Dikte: Gassen bevatten verspreide deeltjes verspreid over een bepaald volume en zijn daarom minder dicht dan hun vaste of vloeibare toestand.
• Vorm: Gassen hebben geen specifieke vorm of grootte. Door de willekeurige beweging van gasmoleculen kunnen ze uitzetten of samentrekken, afhankelijk van het volume van de container waarin ze zich bevinden.
• Samendrukbaarheid en uitbreidbaarheid: De lage dichtheid van gassen maakt ze samendrukbaar, omdat hun moleculen ver van elkaar verwijderd kunnen zijn, en hierdoor kunnen ze vrij bewegen om in de ruimte ertussen te passen. Omdat gassen samendrukbaar zijn, zijn ze ook uitzetbaar, net als de vrijheid van gasmoleculen zorgt ervoor dat ze de vorm aannemen van elke container waarin ze worden geplaatst. Vul daarin het volume van de container.
• Spreiding: Vanwege de grote hoeveelheid ruimte tussen gasmoleculen kunnen twee of meer gassen snel en gemakkelijk met elkaar vermengen om een ​​homogeen mengsel te vormen, een proces dat diffusie wordt genoemd.
• de druk: Gasmoleculen zijn voortdurend in beweging en oefenen per oppervlakte-eenheid druk of kracht uit op het binnenoppervlak van hun containers. De druk varieert afhankelijk van de hoeveelheid gas die zich in een bepaald containervolume, temperatuur en druk bevindt.

Hoe de gasdruk te meten

Eén manier om hoge drukken te meten is het gebruik van een drukmeetelement. Dit kan een buis-, membraan-, capsule- of balgsamenstel zijn dat van vorm verandert als reactie op de gasdruk link aangesloten op een naald. Typische drukbereiken van 0-1 Bar tot 0-600 Voorbeelden van de meest gebruikte meetinstrumenten zijn:(4)

• Aneroïde manometer: Het is een manometer die is gekalibreerd om drukken te meten in het bereik van ongeveer 950 tot 1070 mbar.
• U-buismaat: Het is een eenvoudig apparaat voor het meten van de gasdruk, dat meestal water of kwik bevat in een U-vormige buis.
• Vacuümmeter: Het is vergelijkbaar met een aneroïde manometer en meet drukken van 1000 mbar tot ongeveer 50 mbar.
• McLeod-schaal: De MacLeod-manometer isoleert een gasmonster en comprimeert dit in een gemodificeerde kwikmanometer, totdat de druk enkele millibar bedraagt ​​en het bruikbare bereik varieert van 1 nanobar tot 100 nanobar.

Zie ook: Onderzoek naar licht en kwantumenergie

Conclusie over gaswetten

De studie van gassen wordt beschouwd als een van de belangrijkste dingen die wetenschappers hebben bestudeerd van de materialen om ons heen, omdat zij onze atmosfeer vullen en vormen, waardoor onze planeet bewoonbaar is zonder de andere planeten in ons zonnestelsel, naast hun directe impact op ons als mensen, en het resultaat van de inspanningen van deze genieën, die verschillende eeuwen hebben geduurd. Lange tijd, vanaf de zeventiende eeuw, en tot op de dag van vandaag en voor onbepaalde tijd, hebben we de basiswetten die dat mogelijk maken. heeft de studie van deze unieke toestand van materie die in de natuur bekend is mogelijk gemaakt, die we hebben uitgebreid bij het verklaren door middel van dit belangrijke onderzoek, nadat we kennis hadden genomen van de kenmerken en geclassificeerde typen ervan.

Gaswetten pdf

De gasvormige toestand van materie is een van de drie belangrijke toestanden waarin materie bestaat in moeder natuur, en gedurende verschillende eeuwen, beginnend vanaf de zeventiende eeuw, hebben wetenschappers deze toestand zeer intensief bestudeerd, en de gaswetten zijn het resultaat van deze enorme inspanningen van wetenschappers. , en gezien het belang van dit onderzoek naar… Wij bieden deze wetten aan als pdf-bestand dat kan worden gedownload.”Vanaf hier“, om een ​​referentie te blijven waarnaar kan worden teruggekeerd wanneer dat nodig is.

Gaswetten doc

Het belang van wetenschappelijk onderzoek komt voort uit de mate waarin het op welk gebied dan ook kan worden gebruikt, en gezien de hoeveelheid uiterst belangrijke informatie die dit onderzoek met zich meebrengt, moest het in alle mogelijke vormen worden gepresenteerd. we presenteren dit onderzoek als een doc-bestand dat kan worden gedownload.”Vanaf hier“, te behandelen als een Word-bestand dat kan worden afgedrukt en gearchiveerd als schriftelijke referentie om bij de hand te houden, of om meerdere wetenschappelijke doelen te dienen.

Hiermee zijn we aan het einde gekomen van ons artikel, getiteld Onderzoek naar gaswetten in de chemie, Via welke we dit belangrijke onderzoek naar gaswetten en hun vergelijkingen hebben uitgevoerd, samen met het geven van voorbeelden van deze wetten, nadat we kennis hadden genomen over gassen, hun eigenschappen, typen en methode om ze te meten, naast het presenteren van dit onderzoek als pdf en doc. bestand om er maximaal voordeel uit te halen.