JoVE Science Education

General Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

English

חוק הגז האידיאלי

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר אנדריאס זוטל - מעבדות פדרליות שוויצריות למדע וטכנולוגיה של חומרים

חוק הגז האידיאלי מתאר את התנהגותם של רוב הגזים הנפוצים בתנאים כמעט סביבתיים ואת הנטייה של כל החומר הכימי במגבלת הדלילה. זהו קשר בסיסי בין שלושה משתני מערכת מקרוסקופיים מדידים (לחץ, טמפרטורה ונפח) לבין מספר מולקולות הגז במערכת, ולכן הוא קשר חיוני בין היקומים המיקרוסקופיים לבין היקומים המקרוסקופיים.

ההיסטוריה של חוק הגז האידיאלי מתוארכת לאמצע המאה ה-17 כאשר הקשר בין הלחץ לנפח האוויר נמצא פרופורציונלי הפוך, ביטוי שאושר על ידי רוברט בויל ואשר אנו מכנים כיום חוק בויל(משוואה 1).

P V-1 (משוואה 1)

עבודות שלא פורסמו על ידי ז'אק צ'ארלס בשנות השמונים, שהורחבו לגזים ואדים רבים על ידי ג'וזף לואי גיי-לוסק ודווחו בשנת 1802, ביססו את הקשר היחסי הישיר בין הטמפרטורה המוחלטת לנפח הגז. מערכת יחסים זו נקראת חוק צ'ארלס(משוואה 2).

V T (משוואה 2)

גיום אמונטון זוכה בדרך כלל לגלות לראשונה את הקשר בין הטמפרטורה והלחץ של האוויר בתוך נפח קבוע בתחילת המאה ה -18. חוק זה הורחב גם לגזים רבים אחרים על ידי ג'וזף לואי גיי-לוסק בתחילתהמאה ה -19 ולכן הוא מכונה גם חוק אמונטון או חוק הומו-Lussac, כאמור במשוואה 3.

P T (משוואה 3)

יחד, ניתן לשלב את שלושת קשרי הגומלין האלה כדי לתת את הקשר במשוואה 4.

V T (משוואה 4)

לבסוף, בשנת 1811, הוצע על ידי אמדאו אבוגאדרו כי כל שני גזים, המוחזקים באותו נפח ובאותה טמפרטורה ולחץ, מכילים את אותו מספר של מולקולות. זה הוביל למסקנה כי כל הגזים עשויים להיות מתוארים על ידי קבוע משותף, קבוע גז אידיאלי R, שאינו תלוי באופי הגז. זה ידוע בשם חוק הגז האידיאלי(משוואה 5). 1,2

PV T (משוואה 5)

Procedure

1. מדידת נפח המדגם

  1. נקו את הדגימה בקפידה וייבשו אותה.
  2. מלאו גליל מדורג ברזולוציה גבוהה עם מספיק מים מזוקקים כדי לכסות את הדגימה. שים לב לאמצעי האחסון ההתחלתי
  3. זרוק את הדגימה לתוך המים ושים לב לשינוי עוצמת הקול. זה הנפח של המדגם, וי.
  4. מוציאים את הדגימה ומייבשים אותה. הערה: לחלופין, מדד את אורך הצד של המדגם וחשב את עוצמת הקול שלה באמצעות גיאומטריה.

2. טען את המדגם באיזון

  1. לתלות את המדגם במאזן המתלים המגנטיים.
  2. התקן את תא הלחץ / הטמפרטור

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

חוק הגז האידיאלי הוא תיאור תקף של תכונות הגז בפועל של גזים נפוצים רבים בתנאים הקרובים להסביבה(איור 1 inset) ולכן הוא שימושי בהקשר של יישומים רבים. המגבלות של חוק הגז האידיאלי בתיאור מערכות בתנאים של לחצים גבוהים או טמפרטורות נמוכות יכולות להיות מוסברות על ידי החשיבות הגוברת של אינטר...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

חוק הגז האידיאלי הוא משוואה כה בסיסית של מדעי הכימיה, שיש לה שפע של שימושים הן בפעילויות מעבדה יומיומיות והן בחישובים ובמודל של מערכות מורכבות אף יותר, לפחות להערכה ראשונה. תחולתו מוגבלת רק על ידי הקירובים הטמונים בחוק עצמו; בלחצים וטמפרטורות כמעט סביבתיים, שבהם חוק הגז האידיאלי תקף היטב ע...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

References
  1. Zumdahl, S.S., Chemical Principles. Houghton Mifflin, New York, NY. (2002).
  2. Kotz, J., Treichel, P., Townsend, J. Chemistry and Chemical Reactivity. 8th ed. Brooks/Cole, Belmont, CA (2012).
  3. Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K.S.W., Llewellyn, P., Maurin, G. Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications.Academic Press, San Diego, CA. (2014).

Tags

We use cookies to enhance your experience on our website.

By continuing to use our website or clicking “Continue”, you are agreeing to accept our cookies.

Learn More