Законы о газе – формулировки, виды, применение

При нормальных условиях все газы ведут себя одинаково. Однако даже незначительные изменения физических условий, таких как давление, температура или объем, вызывают отклонение. Поведение газов изучается с помощью газовых законов. Переменные состояния газа, такие как давление, объем и температура, раскрывают его истинную природу. В результате газовые законы представляют собой отношения, существующие между этими переменными. Давайте узнаем больше о важнейших правилах газа!

Газовые законы представляют собой набор правил, которые контролируют поведение газов, устанавливая корреляции между следующими переменными:

• Объем пространства, занимаемый газом.
• Сила, с которой газ действует на стенки сосуда.
• Абсолютная температура газа.
• Количество газообразного вещества (или количество молей газа).

Все газы ведут себя одинаково в обычных условиях. Когда физические параметры, связанные с газом (такие как температура, давление и объем), изменяются, происходят изменения в их поведении. Газовые законы, названные в честь открывших их ученых, по существу описывают поведение газов.

Газовые законы

При нормальных условиях все газы ведут себя одинаково. Однако небольшое изменение физических переменных, таких как давление, температура или объем, вызывает расхождение. Газовые законы - это исследование поведения газов. Переменные состояния газа, такие как давление, объем и температура, раскрывают его истинную природу. В результате газовые законы являются отношениями между этими переменными.

• Закон Бойля

При постоянной температуре закон Бойля описывает соотношение между давлением газа и его объемом. Итак, согласно закону Бойля, удвоение давления уменьшает объем газа вдвое при постоянной температуре. Объяснением этому служит межмолекулярная сила, существующая между молекулами газообразного вещества. Из-за распределенных молекул газообразное вещество в свободном состоянии заполняет больший объем сосуда. Когда к газообразной среде прикладывается давление, молекулы сближаются и занимают меньше места. Другими словами, приложенное давление пропорционально плотности газа. Объем газа обратно пропорционален его давлению при постоянной температуре. Его формула выглядит следующим образом:

ПВ=к ₁

Закон Бойля можно использовать для расчета текущего давления или объема газа, он также записывается как

Р ₁ В ₁ = Р ₂ В ₂

• Закон Чарльза

В 1787 году Жак Шарль исследовал влияние температуры на объем газообразного вещества при постоянном давлении. Он провел это исследование, чтобы лучше понять технологию полетов на воздушном шаре. Согласно закону Шарля объем газа в замкнутой системе с постоянным давлением прямо пропорционален температуре (в градусах Кельвина). Это означает, что при повышении температуры объем увеличивается, а при понижении температуры объем уменьшается. Этот закон по существу описывает связь между температурой и объемом газа. Закон Шарля можно сформулировать математически как;

В ₁ / Т ₁ = В ₂ / Т ₂

• Закон Гей-Люссака

Уравнение Гей-Люссака выражает зависимость между температурой и давлением при постоянном объеме. Закон утверждает, что для конкретного газа давление прямо пропорционально температуре при постоянном объеме. Когда вы нагреваете газ, молекулы получают энергию и движутся быстрее. Когда молекулы охлаждаются, они замедляются, и давление снижается. Закон Гей-Люссака, который математически записывается как; можно использовать для определения изменения температуры и давления.

П ₁ / Т ₁ = П ₂ / Т ₂

• Закон Авогадро

Согласно закону Авогадро, если газ идеальный, то в системе одинаковое количество молекул. Закон также указывает, что если объем газов равен, число молекул будет таким же, как в идеальном газе, только когда объем идентичен. Это утверждение можно сформулировать численно как

V₁ / n₁ = V₂ / n₂

Где V обозначает объем идеального газа, а n обозначает количество молекул газа в предыдущем уравнении. Температура в этом месте измеряется по шкале Кельвина. Поскольку объем здесь постоянен, график Гей-Ло Люссака называется изохорой.

• Закон Авогадро

Амедео Авогадро объединил выводы атомной теории Дальтона с законом Гей-Люссака в 1811 году, чтобы создать закон Авогадро, который является основным газовым законом. Закон Авогадро гласит, что при постоянной температуре и давлении объем всех газов равен равному числу молекул. Другими словами, при постоянной температуре и давлении объем любого газа прямо пропорционален количеству молекул в этом газе.

Предыдущие газовые законы дают обзор многих свойств газов при различных температурах, давлениях, объемах и массах. Эти законы могут показаться незначительными, но они играют важную роль в нашей повседневной жизни. Разница в поведении газов в измененных условиях может повлиять на все, от дыхания до воздушных шаров и автомобильных шин.

• Комбинированный газовый закон

Комбинированный газовый закон, также известный как общее газовое уравнение, формируется путем слияния трех газовых законов: закона Шарля, закона Бойля и закона Гей-Люссака. Закон описывает соотношение между температурой, объемом и давлением для данного количества газа. Если мы хотим сравнить один и тот же газ в разных ситуациях, закон можно выразить следующим образом:

(P ₁ * V ₁ ) / T ₁ = (P _{2 *} V ₂ ) / T ₂

• Закон идеального газа

Закон идеального газа, как и комбинированный газовый закон, представляет собой синтез четырех отдельных газовых законов. Здесь применяется закон Авогадро, и комбинированный газовый закон преобразуется в закон идеального газа. Этот закон связывает четыре различные переменные: давление, объем, количество молей или молекул и температуру. По сути, закон идеального газа описывает взаимосвязь между четырьмя факторами, перечисленными выше. Закон идеального газа математически формулируется как;

PV=nRT

где V = объем газа, T = температура газа, P = давление газа, R = универсальная газовая постоянная, а n обозначает количество молей.

Применение законов о газе

• При изменении физических условий окружающей среды поведение частиц газа отклоняется от их обычного поведения. Многочисленные законы, известные как газовый закон, могут быть использованы для исследования этих изменений в поведении газа.
• Газовые законы существуют уже давно, и они очень помогают ученым в определении количества, давления, объема и температуры, когда речь идет о газе.
• Кроме того, газовый закон, а также более новые варианты используются в различных практических приложениях с использованием газа. Например, измерения дыхательных газов, дыхательного объема и жизненной емкости легких, помимо прочего, проводятся при комнатной температуре, несмотря на то, что эти обмены происходят в организме при 37 градусах Цельсия.
• Этот закон также часто используется в термодинамике и гидродинамике. Его можно использовать в системах прогнозирования погоды.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Что такое газовые законы?

Отвечать:

A gas’s state variables, such as pressure, volume, and temperature, reveal its true nature. As a result, gas laws are relationships between these variables.

Вопрос 2: Как влияет температура на газ?

Отвечать:

The state variables of a gas, such as pressure, volume, and temperature, reflect the true nature of the gas. As a result, gas laws are based on the interactions of these variables.

Вопрос 3: Что такое закон Авогадро?

Отвечать:

According to Avogadro’s law, if the gas is an ideal gas, the system has the same number of molecules. The law also indicates that if the volume of gases is equal, the number of molecules will be the same as the ideal gas only when the volume is identical.

Вопрос 4: Назовите четыре переменные в законе идеального газа?

Отвечать:

The four distinct variables are pressure, volume, the number of moles or molecules, and temperature.

Вопрос 5: Какова связь между температурой и объемом в газах?

Отвечать:

When the temperature increases, the volume increases, and when the temperature falls, the volume falls. Thus, they are directly proportional to each other.