이상적인 가스 법

Overview

출처: 안드레아스 취리히 박사 연구소 - 스위스 재료 과학 및 기술 연구소

이상적인 가스 법은 거의 주변 조건에서 가장 일반적인 가스의 행동과 희석 한계에 있는 모든 화학 물질의 경향을 설명합니다. 측정 가능한 거시적 시스템 변수(압력, 온도 및 부피)와 시스템의 가스 분자 수 사이의 근본적인 관계이며, 따라서 현미경과 거시적 우주 사이의 필수적인 연결고리이다.

이상적인 가스 법의 역사는 압력과 공기의 볼륨 사이의 관계가 반비례로 발견 된 17세기 중반에 날짜, 로버트 보일에 의해 확인 표현과 우리는 지금 보일의 법칙으로 참조(방정식 1).

P V-1 (방정식 1)

1780년대 자크 찰스의 미공개 작품은 조셉 루이스 게이-루삭에 의해 수많은 가스와 증기로 확장되어 1802년에 보고되어 절대 온도와 가스 의 부피 사이의 직접적인 비례 관계를 확립했다. 이 관계는 찰스의 법칙(방정식2)이라고합니다.

V T (방정식 2)

기요메 아몬톤은 일반적으로18세기가 되면 고정된 부피 내에서 공기의 온도와 압력 사이의 관계를 처음 발견한 것으로 알려져 있습니다. 이 법은 또한 19세기 초에 조셉 루이 게이 - Lussac에 의해 수많은 다른 가스로 확장되었다 따라서 중 하나 아몬톤의 법 또는 게이 - Lussac의 법으로 언급된다, 방정식에 표시된 바와 같이 3.

P T (방정식 3)

이 세 가지 관계는 함께 결합되어 수학식 4에서관계를 제공할 수 있습니다.

V T (방정식 4)

마지막으로, 1811년에, Amedeo Avogadro에 의해 제안되었습니다, 어떤 2개의 가스, 동일 부피와 동일한 온도 및 압력에, 분자의 동일한 수를 포함하는 제안되었습니다. 이것은 모든 가스가 가스의 본질과 무관한 일반적인 상수, 이상적인 가스 상수 R에 의해 기술될 수 있다는 결론을 내렸습니다. 이것은 이상적인 가스 법(방정식 5)로알려져 있습니다. 1,2

PV T (방정식 5)

Procedure

1. 샘플의 부피 측정

  1. 샘플을 주의 깊게 청소하고 건조시다.
  2. 고해상도 졸업 실린더를 샘플을 덮을 수 있을 만큼 충분한 증류수를 채웁니다. 초기 볼륨 에 유의
  3. 샘플을 물에 떨어뜨리고 볼륨 변화에 유의하십시오. 이것은 샘플, V의 부피입니다.
  4. 샘플을 제거하고 건조. 참고: 또는 샘플의 측면 길이를 측정하고 형상을 사용하여 볼륨을 계산합니다.

2. 저울에 샘플을 로드합니다.

  1. 마그네틱 서스펜션 밸런스에 샘플을 걸어 놓습니다.
  2. 샘플 주위에 압력/온도 챔버를 설치합니다.
  3. 시료 환경을 대피시키고 수소 가스로 리필하여 1bar로 리필합니다.
  4. 샘플 중량을 1bar 및 실온에서측정합니다.

3. 실온에서 압력의 함수로 샘플 무게를 측정

  1. 샘플 환경에서

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Results

이상적인 가스 법은 주변조건(도 1 inset)에 가까운 조건에서 수많은 일반 가스의 실제 가스 특성에 대한 유효한 설명이므로 많은 응용 분야의 맥락에서 유용합니다. 고압 또는 저온 조건에서 시스템을 설명하는 이상적인 가스 법의 한계는 분자 상호 작용및/또는 시스템의 특성에 기여하는 가스 분자의 유한한 크기의 중요성이 증가함에 따라 설명될 수 있습니다. 따라서 강력하고 매력?...

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Application and Summary

이상적인 가스 법은 화학 과학의 이러한 기본 방정식으로, 적어도 첫 번째 근사치에 이르기까지 일상적인 실험실 활동뿐만 아니라 매우 복잡한 시스템의 계산 및 모델링에서 과다한 용도를 가지고 있습니다. 그 적용성은 법 자체에 내재된 근사치에 의해서만 제한됩니다. 이상적인 가스 법이 많은 일반적인 가스에 대해 잘 유효한 거의 주변 압력과 온도에서, 그것은 널리 가스 기반 시스템 및 프로...

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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).
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Overview

1:48

Principles of the Ideal Gas Law

4:31

Experimental Preparation

5:47

Measuring Sample Weight Change

7:10

Calculation of the Ideal Gas Constant

8:35

Applications

10:02

Summary

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