Preden iščemo pomen besedne zveze "zakon o plinu", je treba ugotoviti, kaj je plin. Plini so snovi, katerih delci se naključno gibljejo v prostoru. Za te snovi so značilne zelo šibke medmolekularne, medatomske in medionske interakcije. Plinasto stanje imenujemo tudi plinasto, torej eno od štirih, poleg tekočega, trdnega in plazme, agregatnih stanj snovi. Plini imajo svoje zakone. Kakšen je zakon o plinu?
Definicija
S fizičnega vidika so plinski zakoni zakoni, ki pojasnjujejo izoprocese, ki se pojavljajo v idealnem plinu. Zanimivo dejstvo je, da v kemiji obstajajo tudi določeni vzorci za opisovanje takšnih snovi, ki so v skladu z zakoni fizike. Vendar ti zakoni veljajo za resnične pline. Zdaj je vredno razumeti, kaj sta idealni plin in izoproces. Začnimo.
Idealni plin
Idealni plin je matematični model resničnega plina, ki predpostavlja, da ni interakcije med delci plina. Iz te predpostavkeiz tega sledi, da so delci v stiku samo s posodo, v kateri se snov nahaja, in tudi, da je masa delcev te snovi tako majhna, da jo je mogoče popolnoma izključiti iz obravnave.
Izoprocesi
Če želite odgovoriti na vprašanje, kaj je izoproces, se morate obrniti na termodinamiko (ena od vej fizike). Za opis stanja plina (idealnega plina) so glavni parametri tlak, temperatura in prostornina.
Torej, izoprocesi so procesi, ki se pojavljajo v plinih, pod pogojem, da eden od teh treh parametrov skozi čas ostane nespremenjen. Pri izotermičnih procesih se temperatura ne spreminja, pri izobaričnih se tlak ne spreminja, pri izohoričnih procesih se volumen ne spreminja.
Mendeleev-Clapeyronova enačba
Pred razpravo o plinskih zakonih je treba vedeti, kaj je Mendeleev-Clapeyronova enačba in kako se ta enačba nanaša na pline in njihove zakone. Za opis medsebojne odvisnosti vseh istih kazalnikov - tlaka, prostornine, temperature, univerzalne plinske konstante in prostornine (molarne) se dodajo tudi.
Enčba ima naslednjo obliko: pV=RT.
R - univerzalna plinska konstanta, izračunate jo lahko sami ali pa uporabite že znano vrednost - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Tako je molarni volumen razmerje med prostornino in količino snovi (v molih), količina snovi pa je razmerje med maso in molsko maso.
Enačbo lahko zapišemo na naslednji načinnačin: pV=(m / M)RT.
Kateri zakoni plinov obstajajo v fiziki
Kot že omenjeno, izoprocese obravnavamo v fiziki. Obstajajo formule za odvisnost treh osnovnih veličin (volumen, tlak, temperatura) ena od druge. Plinski zakoni v fiziki:
- Boyle-Mariotteov zakon, uporabljen v primeru izotermnega procesa: produkt tlaka in prostornine plina ostane skozi čas nespremenjen. Na podlagi Mendeleev-Clapeyronove enačbe - pV=(m / M)RT=const, ta zakon pravi, da bo rezultat množenja tlaka in prostornine konstanten, pod pogojem, da temperatura plina in njegova masa ostaneta nespremenjeni.
- Gay-Lussacov zakon, ki velja za izobarične procese. V tem primeru razmerje med prostornino in temperaturo ostane nespremenjeno: V / T=konst. Gay-Lussacov zakon je mogoče oblikovati na naslednji način: če tlak in masa plina ostaneta nespremenjena skozi čas, je količnik prostornine, deljen s temperaturo, konstantna vrednost.
- Charlesov zakon - za izohorične procese. Razmerje tlaka in temperature se ne spremeni: p / T=konst. V tem primeru je razmerje med tlakom plina in temperaturo konstantno, medtem ko tlak in masa ostaneta nespremenjena.
Plinski zakoni: kemija
Med temi zakoni:
- Avogadrov zakon. Formulira se takole: enake količine različnih plinov vsebujejo enako število molekul, če so druge stvari enake (tlak in temperatura). Iz tega zakona sledi -v normalnih pogojih (normalni pogoji so tlak 101,235 kPa in temperatura 273 K) je prostornina absolutno katerega koli plina, ki ga zaseda 1 mol, 22,4 litra.
- D altonov zakon: prostornine, ki jih zasedajo plini, ki reagirajo med seboj, in produkti, pridobljeni med reakcijo, pri deljenju prvega z drugim povzročijo majhna, a natančno cela števila, ki jih imenujemo koeficienti.
- Zakon parcialnih tlakov: za določitev tlaka zmesi plinov je treba sešteti tlake, ki jih ustvarijo plini mešanice.
Različica zakonov, ki veljajo za pline
Morda mnogi mislijo, da so plini najpreprostejša agregatna stanja: oba delca se premikata naključno, razdalja med njima pa je največja (še posebej v primerjavi s trdnimi snovmi), masa teh istih delcev pa je majhna. Vendar so zakoni, ki se uporabljajo za opis stanj takšnih snovi, zelo raznoliki. Iz zgoraj povedanega sledi, da se s preučevanjem vprašanja plinskih zakonov ne ukvarja samo fizika. Še več, tako v fiziki kot v kemiji ju ni eden ali dva. Iz tega lahko pridemo do zaključka, da tisto, kar se zdi preprosto, v resnici ni vedno tako.
