Bevor man nach der Bedeutung des Ausdrucks "Gasgesetz" sucht, muss man herausfinden, was ein Gas ist. Gase sind Stoffe, deren Teilchen sich zufällig im Raum bewegen. Diese Substanzen sind durch sehr schwache intermolekulare, interatomare und interionische Wechselwirkungen gekennzeichnet. Der gasförmige Zustand wird auch als Gas bezeichnet, also einer von vier, neben flüssigem, festem und Plasma, Aggregatzuständen der Materie. Gase haben ihre eigenen Gesetze. Was ist das Gasgesetz?
Definition
Aus physikalischer Sicht sind Gasgesetze Gesetze, die Isoprozesse erklären, die in einem idealen Gas auftreten. Interessant ist, dass es auch in der Chemie gewisse Muster gibt, solche Stoffe zu beschreiben, die mit den Gesetzen der Physik in Einklang stehen. Diese Gesetze gelten jedoch für reale Gase. Jetzt lohnt es sich zu verstehen, was ein ideales Gas und ein Isoprozess sind. Fangen wir an.
Ideales Gas
Ein ideales Gas ist ein mathematisches Modell eines realen Gases, das davon ausgeht, dass es keine Wechselwirkung zwischen Gasteilchen gibt. Aus dieser AnnahmeDaraus folgt, dass die Partikel nur mit dem Gefäß in Kontakt kommen, in dem sich der Stoff befindet, und dass außerdem die Masse der Partikel dieses Stoffes so gering ist, dass sie vollständig von der Betrachtung ausgeschlossen werden kann.
Isoprozesse
Um die Frage zu beantworten, was ein Isoprozess ist, müssen Sie sich der Thermodynamik (einer der Zweige der Physik) zuwenden. Um den Zustand eines Gases (ideales Gas) zu beschreiben, sind die Hauptparameter Druck, Temperatur und Volumen.
Isoprozesse sind also Prozesse, die in Gasen ablaufen, sofern einer dieser drei Parameter über die Zeit unverändert bleibt. Bei isothermen Prozessen ändert sich die Temperatur nicht, bei isobaren Prozessen ändert sich der Druck nicht und bei isochoren Prozessen ändert sich das Volumen nicht.
Mendeleev-Clapeyron-Gleichung
Bevor wir Gasgesetze diskutieren, ist es notwendig zu wissen, was die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung ist und wie sich diese Gleichung auf Gase und ihre Gesetze bezieht. Um die Abhängigkeit aller gleichen Indikatoren voneinander zu beschreiben, werden auch Druck, Volumen, Temperatur, die universelle Gaskonstante und das Volumen (molar) hinzugefügt.
Die Gleichung hat folgende Form: pV=RT.
R - universelle Gaskonstante, Sie können sie selbst berechnen, oder Sie können den bereits bekannten Wert verwenden - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Das molare Volumen ist also das Verhältnis von Volumen zur Stoffmenge (in Mol) und die Stoffmenge wiederum das Verhältnis von Masse zu Molmasse.
Die Gleichung kann wie folgt geschrieben werdenWeg: pV=(m / M)RT.
Welche Gasgesetze gibt es in der Physik
Wie bereits erwähnt, werden Isoprozesse in der Physik betrachtet. Es gibt Formeln für die Abhängigkeit dreier Grundgrößen (Volumen, Druck, Temperatur) voneinander. Gasgesetze in der Physik:
- Gesetz von Boyle-Mariotte, angewendet bei einem isothermen Prozess: Das Produkt aus Druck und Gasvolumen bleibt über die Zeit unverändert. Basierend auf der Mendeleev-Clapeyron-Gleichung - pV=(m / M)RT=const besagt dieses Gesetz, dass das Ergebnis der Multiplikation von Druck und Volumen konstant ist, vorausgesetzt, dass die Temperatur des Gases und seine Masse unverändert bleiben.
- Gesetz von Gay-Lussac, das für isobare Prozesse gilt. Dabei bleibt das Verhältnis von Volumen und Temperatur unverändert: V / T=const. Das Gesetz von Gay-Lussac lässt sich wie folgt formulieren: Bleiben Druck und Masse eines Gases zeitlich unverändert, so ist der Quotient aus Volumen dividiert durch Temperatur ein konstanter Wert.
- Charlessches Gesetz - für isochore Prozesse. Das Verhältnis von Druck und Temperatur ändert sich nicht: p / T=const. In diesem Fall ist das Verhältnis von Gasdruck und Temperatur konstant, während Druck und Masse unverändert bleiben.
Gasgesetze: Chemie
Unter diesen Gesetzen:
- Avogadros Gesetz. Sie wird wie folgt formuliert: Gleiche Volumina verschiedener Gase enth alten bei ansonsten gleichen Bedingungen (Druck und Temperatur) die gleiche Anzahl von Molekülen. Aus diesem Gesetz folgt -Unter normalen Bedingungen (normale Bedingungen sind ein Druck von 101,235 kPa und eine Temperatur von 273 K) beträgt das Volumen von absolut jedem Gas, das von 1 Mol eingenommen wird, 22,4 Liter.
- D altonsches Gesetz: Die Volumina, die von miteinander reagierenden Gasen und den bei der Reaktion erh altenen Produkten eingenommen werden, ergeben kleine, aber genau ganzzahlige Zahlen, die man Koeffizienten nennt.
- Partialdruckgesetz: Um den Druck eines Gasgemisches zu bestimmen, müssen die Drücke addiert werden, die durch die Gase des Gemisches erzeugt werden.
Verschiedene Gesetze, die für Gase gelten
Viele Leute denken vielleicht, dass Gase der einfachste Aggregatzustand sind: Beide Teilchen bewegen sich zufällig, und der Abstand zwischen ihnen ist maximal (insbesondere im Vergleich zu Festkörpern), und die Masse derselben Teilchen ist klein. Die Gesetzmäßigkeiten zur Beschreibung der Zustände solcher Stoffe sind jedoch sehr unterschiedlich. Aus dem oben Gesagten folgt, dass sich nicht nur die Physik mit dem Studium der Frage der Gasgesetze beschäftigt. Darüber hinaus gibt es sowohl in der Physik als auch in der Chemie nicht einen oder zwei von ihnen. Daraus kann man schließen, dass das, was einfach erscheint, in Wirklichkeit nicht immer so ist.
