Плин је стање материје без дефинисаног облика или запремине. Гасови имају своје јединствено понашање у зависности од различитих променљивих, као што су температура, притисак и запремина. Иако је сваки гас различит, сви гасови делују у сличној материји. Овај водич за истраживање наглашава концепте и законе који се баве хемијом гасова.
Притисак је а мера од количина силе по јединици површине. Притисак гаса је количина силе коју гас врши на површину унутар свог запремине. Гасови високог притиска делују више на силу него гаси са ниским притиском.
Тхе СИ Јединица притиска је паскал (симбол Па). Пасцал је једнак сили од 1 невтон по квадратном метру. Ова јединица није баш корисна за рад са гасовима у стварним условима, али то је стандард који се може мерити и репродуковати. С временом су се развиле многе друге јединице за притисак, углавном се баве гасом који смо највише упознати: ваздухом. Проблем са ваздухом, притисак није константан. Притисак ваздуха зависи од надморске висине и многих других фактора. Многе јединице за притисак првобитно су се заснивале на просечном притиску ваздуха на нивоу мора, али постале су стандардизоване.
Температура је својство материје која се односи на количину енергије саставних честица.
За мерење ове количине енергије развијено је неколико температурних скала, али СИ стандардна скала је Келвинска скала температуре. Две уобичајене температурне скале су Фаренхеитска (° Ф) и Целзијусова (° Ц) скала.
Тхе Келвинова скала је апсолутна температурна скала и користи се у скоро свим прорачунима гаса. При раду са проблемима за гас важно је претворити очитавања температуре Келвину.
Формуле претворбе између температурних скала:
К = ° Ц + 273,15
° Ц = 5/9 (° Ф - 32)
° Ф = 9/5 ° Ц + 32
СТП значи стандардна температура и притиска. Односи се на услове под атмосфером притиска од 273 К (0 ° Ц). СТП се обично користи у прорачунима који укључују густину гасова или у другим случајевима стандардни услови државе.
У СТП, мол идеалног гаса ће заузети запремину од 22,4 Л.
Далтонов закон наводи да је укупни притисак мешавине гасова једнак збиру свих појединачних притисака компонентних гасова.
Пукупно = ПГас 1 + ПГас 2 + ПГас 3 + ...
Познат је појединачни притисак компонентног гаса као парцијални притисак гаса. Делимични притисак се израчунава формулом
Пја = КсјаПукупно
где
Пја = парцијални притисак појединачног гаса
Пукупно = укупни притисак
Иксја = молски део појединачног гаса
Молски удео, Ксја, израчунава се дељењем броја молова појединачног гаса са укупним бројем молова мешовитог гаса.
Авогадров закон каже да је запремина гаса директно пропорционална број молова гаса када притисак и температура остају константни. У основи: гас има запремину. Додајте више гаса, гас заузима више запремине ако се притисак и температура не промене.
В = кн
где
В = запремина к = константа н = број молова
Авогадров закон се такође може изразити као
Вја/ нја = Вф/ нф
где
Вја и Вф су почетни и крајњи обим
нја и нф иницијални је и крајњи број молова
Боилеов закон о гасу каже да је запремина гаса обрнуто пропорционална притиску када се температура одржава константном.
П = к / В
где
П = притисак
к = константа
В = запремина
Боилеов закон се такође може изразити као
ПјаВја = ПфВф
где Пја и Пф су почетни и крајњи притисци Вја и Вф су почетни и крајњи притисци
Како се волумен повећава, притисак опада или како се смањује, притисак ће се повећавати.
Цхарлесов закон о гасу наводи да је запремина гаса пропорционална његовој апсолутној температури када се притисак држи константним.
В = кТ
где
В = запремина
к = константа
Т = апсолутна температура
Цхарлесов закон се такође може изразити као
Вја/ Тја = Вф/ Тја
где Вја и Вф су почетни и крајњи обим
Тја и тф су почетне и крајње апсолутне температуре
Ако се притисак држи константним и температура расте, запремина гаса ће се повећавати. Како се гас хлади, запремина ће се смањивати.
Момак-Луссац-ов закон о гасу наводи да је притисак гаса пропорционалан његовој апсолутној температури када се запремина одржава константном.
П = кТ
где
П = притисак
к = константа
Т = апсолутна температура
Гуи-Луссац-ов закон се такође може изразити као
Пја/ Тја = Пф/ Тја
где Пја и Пф су почетни и крајњи притисци
Тја и тф су почетне и крајње апсолутне температуре
Ако се температура повећа, притисак гаса ће се повећати ако се запремина одржава константном. Како се гас хлади, притисак ће се смањивати.
Закон о идеалном гасу, такође познат као закон о комбинованом гасу, је комбинација свих променљиве у претходним законима о гасу. Тхе закон о идеалном гасу изражава се формулом
ПВ = нРТ
где
П = притисак
В = запремина
н = број молова гаса
Р = идеална константа гаса
Т = апсолутна температура
Вредност Р зависи од јединица притиска, запремине и температуре.
Р = 0,0821 литра · атм / мол · К (П = атм, В = Л и Т = К)
Р = 8,3145 Ј / мол · К (Притисак к Запремина је енергија, Т = К)
Р = 8,2057 м3· Атм / мол · К (П = атм, В = кубични метар и Т = К)
Р = 62,3637 Л · Торр / мол · К или Л · ммХг / мол · К (П = торр или ммХг, В = Л и Т = К)
Закон о идеалном гасу делује добро за гасове у нормалним условима. Неповољни услови укључују високе притиске и веома ниске температуре.
Идеалан закон о гасу је добра апроксимација за понашање стварних гасова. Вриједности предвиђене законом о идеалном гасу обично су унутар 5% измерених стварних вредности. Закон о идеалном гасу не успева када је притисак гаса врло висок или је температура веома ниска. Ван дер Ваалсова једнаџба садржи двије модификације закона идеалног гаса и користи се за ближе предвиђање понашања стварних гасова.
Ван дер Ваалсова једначина је
(П + ан2/ В2) (В - нб) = нРТ
где
П = притисак
В = запремина
а = константа корекције притиска јединствена за гас
б = константа корекције запремине јединствена за гас
н = број молова гаса
Т = апсолутна температура
Ван дер Ваалсова једнаџба укључује корекцију притиска и запремине да би се узеле у обзир интеракције између молекула. За разлику од идеалних гасова, појединачне честице правог гаса делују међусобно и имају одређену запремину. Пошто је сваки гас различит, сваки гас има своје корекције или вредности за а и б у ван дер Ваалсовој једначини.