گازهای ایده آل - واحدهای حجم و فشار

وزن اتمی یا وزن اتمی نسبی Mr: نسبت متوسط وزن یک اتم یک عنصر ( با در نظر گرفتن وزن ایوتوپها و درصد فراوانی آنها) به وزن یک استاندارد انتخاب شده که در سال 1961 برابر با 1/12 وزن یک اتم کربن 12C انتخاب شده است. وزن یک اتم کربن 12 دقیقا 12 واحد اتمی تعریف می شود.
عدد آووگادرو: تعداد اتمهای موجود در 12 گرم کربن 12 که با نتایج آزمایشگاهی برابر 6.02x1023 NA=
جرم اتمی یا جرم مولکولی : متوسط جرم یک اتم یا مولکول برحسب واحد جرم اتمی (amu)
جرم مولی M: نسبت جرم به تعداد مولهای یک نمونه از ماده M=mi/ni واحد آن gr/mol
واحد SI مقدار ماده مول mol است.
تعداد ذرات یک نمونه از ماده Ni=(ni/mol) x NA
کسر مولی یکی از واحدهای غلظت xi=ni/ntot, ntot = ∑ni
جمع همه کسرهای مولی برابربا یک است. xi=1∑
بخش 5-1- مول (یادآوری)

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون بویل
قانون بویل ثابت pV=k , T,m
برای یک گاز ایده آل با جرم و دمای
ثابت حجم گاز رابطه معکوس با فشار
دارد.
شکل دیگر قانون بویل p1 x V1=P2 x V2
گازهای واقعی در حد فشار یا چگالی
صفر از این قانون تبعیت می کنند.

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون بویل
با کاهش حجم تعداد برخوردهای مولکولها با دیواره های ظرف افزایش می یابد و باعث افزایش فشار می شوند.

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون بویل

بخش 6-1-گازهای ایده آل - واحدهای حجم و فشار
واحدهای حجم : یک لیتر1 Lit دقیقا 1000 سانتیمتر مکعب تعریف می شود.
= 1 dm3 1 Lit=1000 cm3
بر اساس تعریف فشار به عنوان نیرو بر واحد سطح p=F/A واحد SI فشار مترمربع/نیوتن است که پاسکال Pa نامیده می شود. 1 Pa = 1 N/m2
شیمیستها از واحدهای دیگری مانند تور torr استفاده می کنند که عبارت
است از فشار ناشی از وزن یک ستون جیوه به ارتفاع یک میلیمتردر
سطح دریا که شتاب جاذبه دقیقا g=980.665 cm/s2 است.
P=F/A=mg/A=ρVg/A= ρAhg/A= ρgh
h ارتفاع ستون جیوه، ρ چگالی جیوه

بخش 6-1-گازهای ایده آل - واحدهای حجم و فشار
یک torr یا 1 mm Hg چقدر فشار است؟
یک اتمسفر دقیقا 760 torr تعریف می شود.
یک واحد فشار پرکاربرد دیگر بار bar است.
بنابراین

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون شارل
شارل و گی لوساک با اندازه گیری رابطه بین حجم و دمای سانتیگراد یک گاز در فشار ثابت رابطه زیر را ارائه کردند.
که a1 و a2 ثابت هستند. θ هم دمای سانتیگراد است. با رسم حجم بر حسب دما در فشارهای مختلف خواهیم داشت:
نقطه چینها امتداد نمودار هستنددر حد فشار صفر همه گازها از
قانون شارل پیروی می کنند.
امتداد نمودار در فشارهای مختلف در
یک نقطه همدیگر را قطع
می کنند.

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون شارل

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون شارل دیدگاه مولکولی
با افزایش دما سرعت حرکت مولکولها بیشتر می شود و تعداد و شدت ضربات آنها به دیواره ظرف بیشتر می شود .
نتیجتا نیرو و یا فشار وارد بر دیواره های ظرف افزایش می یابد.
تنها راه برای ثابت ماندن فشار افزایش حجم است .

بخش 6-1-گازهای ایده آل - مقیاس دمای مطلق گاز ایده آل
به نظر می رسد که حجم همه گازها در حد فشار صفر و دمای بخصوصی به صفر می رسد و با انتخاب یک مقیاس دمایی مناسب رابطه بین حجم و دما به صورت T=BV خواهد بود که B یک ثابت است.
T=BV , at constant p and m , B is a constant
نقطه سه گانه حالتی است که آب مایع – یخ – بخار آب با هم در تعادل هستند.
تعریف مقیاس دمای نسبی سلسیوس بر حسب مقیاس دمای مطلق گاز ایده آل کلوین
مقیاس دمای مطلق کلوین بر اساس خواص کلی گازها است و مستقل از نوع و جنس گاز است و می توان قانون عمومی زیر را بدست آورد.
V1/T1=V2/T2
مقایس دمای مطلق گاز ایده آل
V حجم گاز در دمای T مورد نظر
حجم گاز در دمای نقطه سه گانه آب

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون آووگادرو

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون عمومی گازها
روابط شناخته شده گازها
قانون بویل
قانون شارل
قانون آووگادرو
با ترکیب هر سه قانون،
قانون عمومی گازها بدست می آید.
R ثابت عمومی گازها
PV = nRT

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون عمومی گازها

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون عمومی گازها
P V = n R T
ثابت عمومی گازها
حجم
تعداد مولها
دمای مطلق
فشار
واحدهای ثابت عمومی گازها
R = 0.0821 atm L / mol K
R = 8.314 Pa m3 / mol K
R = 8.314 J / mol K
R = 82.06 atm cm3 / mol K
R = 1.987 cal / mol K

بخش 6-1-گازهای ایده آل - قانون عمومی گازها – کاربرد
محاسبه جرم مولکولی گازها
PV=mRT/M M=mRT/PV
M جرم مولکولی گاز
m جرم گاز مورد نظر
محاسبه چگالی گاز ρ
PV=mRT/M ρ=m/V=PM/RT یا P= ρRT/M
لطفا لینک زیر را ببینید
https://phet.colorado.edu/en/simulation/gas-properties