Kas yra idealių dujų įstatymas?
Idealiųjų dujų dėsnis ir būsenų lygtys
Dažniausiai idealių dujų dėsnį galima naudoti apskaičiuojant tikras dujas. Benas Edwardsas, Getty Images
The Idealiųjų dujų įstatymas yra viena iš būsenų lygčių. Nors dėsnis aprašo idealių dujų elgseną, lygtis gali būti taikoma tikroms dujoms esant daugeliui sąlygų, todėl naudinga išmokti naudotis. Idealiųjų dujų įstatymas gali būti išreikštas taip:
PV = NkT
kur:
P = absoliutus slėgis atmosferoje
V = tūris (dažniausiai litrais)
n = dujų dalelių skaičius
k = Boltzmanno konstanta (1,38·1023J·K−1)
T = temperatūra Kelvinais
Idealiųjų dujų dėsnis gali būti išreikštas SI vienetais, kur slėgis yra paskaliais, o tūris yra kubiniais metrais , N tampa n ir išreiškiamas moliais, o k pakeičiamas R, the Dujų konstanta (8,314 J·K−1· mol−1):
PV = nRT
Idealios dujos ir tikrosios dujos
Idealiųjų dujų įstatymas taikomas idealios dujos . An idealios dujos yra nereikšmingo dydžio molekulių, kurių vidutinė molinė kinetinė energija priklauso tik nuo temperatūros. Tarpmolekulinės jėgos Idealiųjų dujų įstatymas neįvertina molekulinio dydžio. Idealiųjų dujų dėsnis geriausiai taikomas vienatominėms dujoms esant žemam slėgiui ir aukštai temperatūrai. Žemesnis slėgis yra geriausias, nes tada vidutinis atstumas tarp molekulių yra daug didesnis nei molekulinis dydis . Temperatūros didinimas padeda, nes kinetinė energija molekulių kiekis didėja, todėl tarpmolekulinės traukos poveikis tampa mažiau reikšmingas.
Idealiųjų dujų įstatymo išvedimas
Yra keletas skirtingų būdų, kaip išvesti idealą kaip įstatymą. Paprastas būdas suprasti įstatymą yra žiūrėti į jį kaip į jų derinį Avogadro dėsnis ir Kombinuotųjų dujų įstatymas. The Kombinuotųjų dujų įstatymas gali būti išreikštas taip:
PV / T = C
kur C yra konstanta, kuri yra tiesiogiai proporcinga dujų kiekiui arba apgamų skaičius dujų, n. Tai yra Avogadro dėsnis:
C = nR
kur R yra universali dujų konstanta arba proporcingumo koeficientas. Sujungus įstatymus :
PV / T = nR
Abi puses padauginus iš T gaunama:
PV = nRT
Idealus dujų įstatymas – išspręstų problemų pavyzdys
Idealios ir neidealios dujų problemos
Idealiųjų dujų dėsnis – pastovus tūris
Idealus dujų įstatymas – dalinis slėgis
Idealus dujų įstatymas – apgamų skaičiavimas
Idealus dujų įstatymas – slėgio sprendimas
Idealus dujų įstatymas – temperatūros sprendimas
Ideali dujų lygtis Termodinaminiai procesai
| Procesas (Pastovus) | Žinomas Santykis | Pdu | INdu | Tdu |
| Izobarinis (P) | INdu/IN1 Tdu/T1 | Pdu=P1 Pdu=P1 | INdu=V1(INdu/IN1) INdu=V1(Tdu/T1) | Tdu=T1(INdu/IN1) Tdu=T1(Tdu/T1) |
| Izochorinis (IN) | Pdu/P1 Tdu/T1 | Pdu=P1(Pdu/P1) Pdu=P1(Tdu/T1) | INdu=V1 INdu=V1 | Tdu=T1(Pdu/P1) Tdu=T1(Tdu/T1) |
| Izoterminis (T) | Pdu/P1 INdu/IN1 | Pdu=P1(Pdu/P1) Pdu=P1/(INdu/IN1) | INdu=V1/(Pdu/P1) INdu=V1(INdu/IN1) | Tdu=T1 Tdu=T1 |
| izoentropinis grįžtamasis adiabatinis (entropija) | Pdu/P1 INdu/IN1 Tdu/T1 | Pdu=P1(Pdu/P1) Pdu=P1(INdu/IN1)−c Pdu=P1(Tdu/T1)γ/(γ − 1) | INdu=V1(Pdu/P1)(-1/c) INdu=V1(INdu/IN1) INdu=V1(Tdu/T1)1/(1–c) | Tdu=T1(Pdu/P1)(1–1/c) Tdu=T1(INdu/IN1)(1–c) Tdu=T1(Tdu/T1) |
| politropinis (PVn) | Pdu/P1 INdu/IN1 Tdu/T1 | Pdu=P1(Pdu/P1) Pdu=P1(INdu/IN1)−n Pdu=P1(Tdu/T1)n/(n – 1) | INdu=V1(Pdu/P1)(-1/n) INdu=V1(INdu/IN1) INdu=V1(Tdu/T1)1/(1–n) | Tdu=T1(Pdu/P1)(1–1/n) Tdu=T1(INdu/IN1)(1–n) Tdu=T1(Tdu/T1) |