UNDANG-UNDANG GAS AM: FORMULA, APLIKASI DAN LATIHAN - KIMIA - 2026

Undang- undang gas am adalah hasil penggabungan undang-undang Boyle-Mariotte, undang-undang Charles, dan undang-undang Gay-Lussac; sebenarnya, ketiga-tiga undang-undang ini dapat dianggap sebagai kes tertentu dari undang-undang gas am. Pada gilirannya, undang-undang gas umum dapat dianggap sebagai pembekalan undang-undang gas yang ideal.

Undang-undang gas am menetapkan hubungan antara isi padu, tekanan dan suhu gas. Dengan cara ini, dia menegaskan bahawa, dengan menggunakan gas, produk tekanannya dengan isipadu yang didudukinya dibahagikan dengan suhu di mana ia dijumpai selalu tetap.

Gas terdapat dalam proses yang berbeza di alam dan dalam banyak aplikasi, baik industri dan kehidupan seharian. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa undang-undang gas am mempunyai aplikasi yang pelbagai dan pelbagai.

Sebagai contoh, undang-undang ini membolehkan kita menjelaskan operasi alat mekanik yang berbeza seperti penghawa dingin dan peti sejuk, operasi belon udara panas, dan bahkan dapat digunakan untuk menjelaskan proses pembentukan awan.

Rumusan

Rumusan matematik undang-undang adalah seperti berikut:

P ∙ V / T = K

Dalam ungkapan ini P adalah tekanan, T mewakili suhu (dalam darjah Kelvin), V adalah isipadu gas, dan K mewakili nilai tetap.

Ungkapan sebelumnya boleh diganti dengan yang berikut:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Persamaan terakhir ini cukup berguna untuk mengkaji perubahan yang dialami oleh gas apabila satu atau dua pemboleh ubah termodinamik (tekanan, suhu dan isipadu) diubah.

Hukum Boyle-Mariotte, Hukum Charles, dan Hukum Gay-Lussac

Setiap undang-undang di atas menghubungkan dua pemboleh ubah termodinamik, sekiranya pemboleh ubah ketiga tetap tidak berubah.

Undang-undang Charles menyatakan bahawa isipadu dan suhu berkadar terus selagi tekanan tetap tidak berubah. Ungkapan matematik undang-undang ini adalah seperti berikut:

V = K ₂ ∙ T

Sebaliknya, undang-undang Boyle menetapkan bahawa tekanan dan isipadu mempunyai hubungan terbalik antara satu sama lain ketika suhu tetap berterusan. Undang-undang Boyle diringkaskan secara matematik sebagai berikut:

P ∙ V = K ₁

Akhirnya, undang-undang Gay-Lussac menyatakan bahawa suhu dan tekanan berkadar langsung untuk kes di mana jumlah gas tidak berbeza. Secara matematik undang-undang dinyatakan sebagai berikut:

P = K ₃ ∙ T

Dalam ungkapan ini K ₁ , K ₂ dan K ₃ mewakili pemalar yang berbeza.

Undang-undang gas yang ideal

Undang-undang gas am boleh didapati dari undang-undang gas yang ideal. Undang-undang gas ideal adalah persamaan keadaan gas ideal.

Gas yang ideal adalah gas hipotesis yang terdiri daripada zarah-zarah dengan watak titik. Molekul-molekul gas ini tidak memberikan daya graviti antara satu sama lain dan pelanggarannya dicirikan oleh benar-benar elastik. Dengan cara ini, nilai tenaga kinetiknya berkadar terus dengan suhu.

Gas sebenar yang tingkah lakunya sangat menyerupai gas ideal adalah gas monatom pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

Ungkapan matematik undang-undang gas yang ideal adalah seperti berikut:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Persamaan n ini ialah bilangan mol dan R adalah pemalar sejagat bagi gas ideal yang nilainya 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Permohonan

Baik undang-undang gas umum dan undang-undang Boyle-Mariotte, Charles, dan Gay-Lussac dapat ditemukan dalam banyak fenomena fizikal. Dengan cara yang sama, mereka berfungsi untuk menjelaskan pengoperasian banyak alat mekanik kehidupan seharian.

Sebagai contoh, dalam periuk tekanan anda boleh mematuhi Undang-undang Gay Lussac. Di dalam periuk isipadu tetap, jadi jika suhu gas yang terkumpul di dalamnya meningkat, tekanan dalaman periuk juga meningkat.

Contoh lain yang menarik ialah belon udara panas. Pengoperasiannya berdasarkan kepada Charles Law. Memandangkan tekanan atmosfera dapat dianggap praktis tetap, apa yang berlaku apabila gas yang mengisi balon dipanaskan adalah bahawa isipadu yang ditempuhnya meningkat; dengan itu ketumpatannya dikurangkan dan belon dapat naik.

Latihan yang diselesaikan

Latihan pertama

Tentukan suhu akhir gas yang tekanan awal 3 atmosfera berlipat ganda sehingga mencapai tekanan 6 atmosfera, sambil mengurangkan isipadu dari volume 2 liter hingga 1 liter, mengetahui bahawa suhu awal gas adalah 208, 25 ºK.

Penyelesaian

Mengganti ungkapan berikut:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

kamu perlu:

Untuk menyelesaikannya, kita mendapat T ₂ = 208.25 ºK

Latihan kedua

Diberi gas yang dikenakan tekanan 600 mm Hg, menempati isipadu 670 ml dan pada suhu 100 ° C, tentukan berapa tekanannya pada 473 ° K jika pada suhu itu menduduki volume 1500 ml.

Penyelesaian

Pertama sekali, disarankan (dan secara umum, perlu) mengubah semua data menjadi unit sistem antarabangsa. Oleh itu, anda harus:

P ₁ = 600/760 = 0.789473684 atm lebih kurang 0.79 atm

V ₁ = 0.67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1.5 l

T ₂ = 473 ºK

Mengganti ungkapan berikut:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

kamu perlu:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Menyelesaikan P ₂ kita dapat:

P ₂ = 0.484210526 kira-kira 0.48 atm

Rujukan

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Asas Kimia. Barcelona: Editorial Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Dunia Kimia Fizikal.
3. Undang-undang gas am. (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 8 Mei 2018, dari es.wikipedia.org.
4. Undang-undang gas. (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 8 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Prinsip Kimia. Syarikat Houghton Mifflin.