Name: how gas pressure, volume, and temperature change
Uploaded: 2020-09-03T13:38:26.000Z
Duration: 3 min 19 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

NC K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Chemistry

Energy

PS.Chm.7.3

gas-laws-boyle-s-gay-lussac-charles-avogadro-s-and-ideal-gas-law

Gas Laws: Boyle's, Gay-Lussac, Charles', Avogadro's, and Ideal Gas Law

חוקי הגז האידיאליים עוסקים בארבע התכונות התלויות של הגז:לחץ, טמפרטורה, נפח ומספר המולים. כדי להסיק על הקשר בין שתי תכונות בזמן שהאחרות נשארות קבועות. לפי חוק בויל, כשהטמפרטורה ומספר המולים של הגז נשארים קבועים, הלחץ והנפח נמצאים ביחס הופכי.כשהנפח קטן, הלחץ הנוצר על ידי הגז עולה. התוצר של P(לחץ)ו-V(נפח)אם כך, קבוע. בשתי מערכות תנאים שונות, התוצר של לחץ ונפח התחלתיים והתוצר של לחץ ונפח סופיים שווים.עכשיו, אם הנפח ומספר המולים נשארים קבועים, לחץ וטמפרטורה נמצאים בקשר ישר. ככל שהטמפרטורה עולה, החלקיקים נעים במהירות גבוהה יותר, תכיפות ההתנגשות האנרגטיות שלהם עולה, והלחץ גדל. היחס בין P(לחץ)ושל T(טמפרטורה)אם כך, קבוע.זהו חוק גה-ליסאק, שמכונה לפעמים גם חוק אמונטון. בשתי מערכות תנאים שונות, היחס בין הלחץ והטמפרטורה ההתחלתיים והיחס בין הלחץ והטמפרטורה הסופיים יהיו שווים. כעת דמיינו בלון שנופח במספר מולים קבוע של גז.הלחץ החיצוני של האטמוספרה קבוע. לפי חוק צ'ארלס, אם מספר המולים והלחץ נשארים קבועים, הנפח של הגז והטמפרטורה שלו בקלווין יציגו יחס ישר. עם עלייה הטמפרטורה, חלקיקי הגז ינועו מהר יותר, מה שיגרום למספר התנגשויות גדול יותר ולעלייה בנפח הבלון.לעומת זאת, הורדת הטמפרטורה גורמת לבלון להצטמק והנפח קטן. היחס בין V(נפח)ל-T(טמפרטורה)קבוע. בשתי מערכות תנאים שונות, היחס בין הנפח והטמפרטורה ההתחלתיים והיחס בין הנפח והטמפרטורה הסופיים שווים זה לזה.כעת נניח שהבלון מנופח עם עוד אוויר. לפי חוק אבוגדרו, כהשלחץ והטמפרטורה נשארים קבועים, נפח הגז ומספר המולים נמציגים יחס ישר. מספר המולים מצופפים את החלקיקים, מה שמגדיל את מספר ההתנגשויות.כתוצאה מכך, הבלון חייב להגדיל את הנפח שלו כדי לתת מקום לחלקיקי הגז. היחס בין הנפח למספר המולים, אם כך, קבוע. בשתי מערכות תנאים שונות, היחס בין הנפח ומספר המולים ההתחלתיים ליחס בין הנפח ומספר המולים הסופיים הוא שווה.שילוב הביטויים של שלושה חוקי הגזים, והחלפת סימן הפרופורציה על ידי שימוש בקבוע הגזים האידיאליים R, יוצר את חוק הגזים האידאליםי. ל-R יש אותו ערך עבור כל הגזים, והוא שווה ל-8.314 ג'ול למול קלווין או 0.08206 ליטר אטמוספרה למול קלווין.

חוקי הגז: חוק בויל, גה-ליסאק, צ'ארלס, אבוגדרו וחוק הגז האידיאלי

<div style="direction:rtl">

 באמצעות ניסויים, מדענים ביססו את הקשרים המתמטיים בין זוגות משתנים, כגון לחץ וטמפרטורה, לחץ ונפח, נפח וטמפרטורה, נפח ומול , המתקיימים עבור גז אידיאלי. 
 <h4>לחץ וטמפרטורה: חוק גה-ליסאק (חוק אמונטונס)</h4> 

 דמיינו לעצמכם ממלאים מיכל קשיח המחובר למד לחץ בגז ואז אוטמים את המיכל כך ששום גז לא יברח. אם המיכל מקורר, גם הגז שבתוכו מתקרר, והלחץ שלו יורד. מכיוון שמיכל קשיח ואטום היטב, גם הנפח וגם מספר המולים של הגז נשארים קבועים. אם הכדור מחומם, הגז בפנים מתחמם, והלחץ עולה. 

 טמפרטורה ולחץ קשורים ליניארית, וקשר זה נצפה עבור כל מדגם של גז מוגבל לנפח קבוע. אם הטמפרטורה היא בסולם קלווין, אז P ו-T פרופורציונליים ישירות (שוב, כאשר נפח ומול הגז נשמרים קבועים); אם הטמפרטורה בסולם קלווין עולה בגורם מסוים, לחץ הגז עולה באותו גורם. 

 קשר לחץ-טמפרטורה זה עבור גזים ידוע כחוק גה-ליסאק. החוק קובע שהלחץ של כמות נתונה של גז עומד ביחס ישר לטמפרטורה שלו בסולם קלווין כאשר הנפח נשמר קבוע. מבחינה מתמטית, ניתן לכתוב זאת כך: 
 <img alt="Eq1" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-01.png" style="height: 40px;"> 

 כאשר k הוא קבוע במידתיות התלויה בזהות, בכמות ובנפח של הגז. עבור נפח מוגבל וקבוע של גז, היחס P/T הוא אפוא קבוע (כלומר, P/T = k). אם הגז נמצא בהתחלה ב'מצב 1' (עם P = P1 ו-T = T1), ומשתנה ל'מצב 2' (עם P = P2 ו-T = T2), אז 
 <img alt="Eq2" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-02.png" style="height: 40px;"> 

 לָכֵן, 
 <img alt="Eq3" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-03.png" style="height: 40px;"> 

 שימו לב שלכל חישוב חוק הגז, הטמפרטורות חייבות להיות בסולם קלווין. 
 <h4>נפח וטמפרטורה: חוק צ'ארלס</h4> 

 אם בלון מלא באוויר ואטום, אז הבלון מכיל כמות מסוימת של אוויר בלחץ אטמוספרי (1 אטמוספירה). אם הבלון מונח במקרר, הגז בפנים מתקרר, והבלון מתכווץ (למרות שגם כמות הגז וגם הלחץ שלו נשארים קבועים). אם הבלון נעשה קר מאוד, הוא יתכווץ מאוד. כאשר הוא מתחמם, הבלון יתרחב שוב. 

 זוהי דוגמה להשפעת הטמפרטורה על נפח כמות נתונה של גז סגור בלחץ קבוע. הנפח גדל ככל שהטמפרטורה עולה, והנפח יורד ככל שהטמפרטורה יורדת. 

 הקשר בין נפח וטמפרטורה של כמות נתונה של גז בלחץ קבוע ידוע כחוק צ'ארלס. החוק קובע כי הנפח של כמות נתונה של גז עומד ביחס ישר לטמפרטורה שלו בסולם קלווין כאשר הלחץ נשמר קבוע. 

 מבחינה מתמטית, ניתן לכתוב זאת כך: 
 <img alt="Eq4" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-04.png" style="height: 40px;"> 

 כאשר k הוא קבוע במידתיות התלויה בכמות ובלחץ של הגז. עבור גז מוגבל בלחץ קבוע, היחס V/T קבוע. 
 <h4>נפח ולחץ: חוק בויל</h4> 

 אם מזרק אטום מלא חלקית באוויר, אז המזרק מכיל כמות מסוימת של אוויר בטמפרטורה קבועה, נניח 25 מעלות צלזיוס. אם הבוכנה נלחצת לאט בזמן שהטמפרטורה נשארת קבועה, אז הגז במזרק נדחס לנפח קטן יותר והלחץ שלו עולה. אם הבוכנה נשלפת, נפח הגז גדל והלחץ יורד. 

 הקטנת נפח הגז הכלול תגביר את הלחץ שלו, והגדלת נפחו תקטין את הלחץ שלו. אם הנפח גדל בגורם מסוים, הלחץ יורד באותו גורם, ולהיפך. לכן, לחץ ונפח מציגים מידתיות הפוכה: מידתיות: הגדלת הלחץ מביאה לירידה בנפח הגז. מבחינה מתמטית אפשר לכתוב את זה: 
 <img alt="Eq5" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-05.png" style="height: 40px;"> 

 כאשר k הוא קבוע. גרף של P לעומת V מציג היפרבולה. קשה לקרוא גרפים עם קווים מעוקלים בערכים נמוכים או גבוהים של המשתנים, וקשה יותר להשתמש בהם בהתאמת משוואות ופרמטרים תיאורטיים לנתונים ניסיוניים. מסיבות אלה, מדענים מנסים לעתים קרובות למצוא דרך "לניאריזציה" של הנתונים שלהם. באופן גרפי, הקשר בין לחץ לנפח מוצג על ידי שרטוט היפוך של הלחץ מול הנפח, או היפוך של נפח מול הלחץ. 

 הקשר בין נפח ולחץ של כמות נתונה של גז בטמפרטורה קבועה ניתן על ידי חוק בויל: נפח של כמות נתונה של גז המוחזק בטמפרטורה קבועה עומד ביחס הפוך ללחץ שבו הוא נמדד. 
 <h4>מולים של גז ונפח: חוק אבוגדרו</h4> 

 המדען האיטלקי אמדאו אבוגדרו העלה השערה בשנת 1811 כדי להסביר את התנהגותם של גזים, וקבע שנפחים שווים של כל הגזים, הנמדדים באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ, מכילים אותו מספר של מולקולות. לאורך זמן, קשר זה נתמך על ידי תצפיות ניסויות רבות כפי שבא לידי ביטוי בחוק אבוגדרו: עבור גז מוגבל, הנפח (V) ומספר המול (n) הם פרופורציונליים אם הלחץ והטמפרטורה של שניהם נשארים קבועים. 

 בצורת משוואה, זה כתוב כך: 
 <img alt="Eq6" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-06.png" style="height: 40px;"> 

 ניתן לקבוע קשרים מתמטיים גם עבור זוגות משתנים אחרים, כגון P מול n, ו-n מול T.

 <h4>חוק הגז האידיאלי</h4> 

 שילוב של ארבעת החוקים הללו מניב את חוק הגז האידיאלי, קשר בין הלחץ, הנפח, הטמפרטורה ומספר המול של הגז: 
 <img alt="Eq7" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-07.png" style="height: 40px;"> 

 כאן, R הוא קבוע הנקרא קבוע הגז האידיאלי או קבוע הגז האוניברסאלי. היחידות משמשות לבטא את לחץ, נפח וטמפרטורה שקובעות את הצורה הנכונה של קבוע הגז כנדרש על ידי ניתוח ממדי. הערכים הנפוצים ביותר של R הם 0.08206 L⋅atm mol–1⋅K–1 ו-8.314 kPa⋅L mol–1⋅K–1. 

 גזים שתכונותיהם של P, V ו-T מתוארות במדויק על ידי חוק הגז האידיאלי (או חוקי הגז האחרים) אמורים להפגין התנהגות אידיאלית או לקירוב תכונות של גז אידיאלי. גז אידיאלי הוא מבנה היפותטי שסביר רק לגזים בתנאים של לחץ נמוך יחסית וטמפרטורה גבוהה.

 משוואת הגז האידיאלי מכילה חמישה איברים, קבוע הגז R והמאפיינים המשתנים P, V, n ו-T. ציון כל ארבעה ממונחים אלה יאפשר את השימוש בחוק הגז האידיאלי לחישוב האיבר החמישי. 

 אם מספר המולים של גז אידיאלי נשמר קבוע בשתי קבוצות שונות של תנאים, מתקבל קשר מתמטי שימושי הנקרא חוק הגז המשולב (באמצעות יחידות של atm, L ו-K): 
 <img alt="Eq8" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-08.png" style="height: 40px;"> 
 
 שתי קבוצות התנאים שוות למכפלה של n × R (כאשר n = מספר המולים של הגז ו-R הוא קבוע חוק הגז האידיאלי).

 טקסט זה מותאם מ <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/9-2-relating-pressure-volume-amount-and-temperature-the-ideal-gas-law">Openstax, Chemistry 2e, Section 9.2: Relating Pressure, Volume, Amount, and Temperature: The Ideal Gas Law</a>.</div>

באמצעות ניסויים, מדענים ביססו את היחסים המתמטיים בין זוגות של משתנים, כגון לחץ וטמפרטורה, לחץ ו ...

Education

JoVE Core

כימיה

אחד

Gases

גזים

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

how gas pressure, volume, and temperature change

Gas pressure, volume, temperature, and amount are linked by several gas laws. Scientists found these relationships by studying how a confined gas changes when one variable is held constant and another changes. These patterns apply to an ideal gas, which is a useful model for gases under low pressure and high temperature.

Gay-Lussac’s law, also called Amontons’s law, connects pressure and temperature. If gas is trapped in a rigid container, the volume and number of moles stay constant. When the gas is cooled, its pressure drops. When it is heated, its pressure rises. On the kelvin scale, pressure and temperature are directly proportional, so the ratio P/T stays constant.

Charles’s law describes the link between volume and temperature at constant pressure. A sealed balloon in a refrigerator shrinks because the gas inside gets colder. When the balloon warms, it expands again. In this case, the amount of gas and the pressure stay constant, while volume changes with temperature. On the kelvin scale, volume and temperature are directly proportional, so V/T remains constant.

Boyle’s law explains the relationship between pressure and volume at constant temperature. An airtight syringe shows this effect clearly. Pressing the plunger compresses the gas into a smaller volume and raises the pressure. Pulling the plunger out lets the gas expand and lowers the pressure. This is an inverse relationship, so a larger volume means a lower pressure. A graph of P versus V is a hyperbola, which is hard to read at very high or low values. Scientists often linearize the data by plotting inverse pressure or inverse volume instead.

Avogadro’s law connects volume and the number of moles of gas. Amedeo Avogadro proposed in 1811 that equal volumes of gases, measured at the same temperature and pressure, contain the same number of molecules. For a confined gas, volume and moles are directly proportional when pressure and temperature stay constant. Other pairs of variables, such as pressure versus moles and moles versus temperature, can also be related.

The ideal gas law combines these relationships into one equation that links pressure, volume, temperature, and moles. It uses the gas constant R, which has different values depending on the units, such as 0.08206 L·atm mol−1·K−1 or 8.314 kPa·L mol−1·K−1. Gases that closely follow this model show ideal behavior. The ideal gas law uses five terms, so knowing any four lets you solve for the fifth. If the number of moles stays the same, the combined gas law is also useful for comparing two sets of gas conditions.

How Gas Pressure, Volume, and Temperature Change

how-gas-pressure-volume-and-temperature-change

definition and measurement of pressure: atmospheric pressure, barometer, and manometer

definition-measurement-pressure-atmospheric-pressure-barometer

Pressure Units and Tools for Gas Measurement

Pressure is the force applied to a given area, and gas pressure comes from gas molecules colliding with surfaces. Each collision is tiny, but many collisions over a small area can create high pressure. Pressure increases when force increases or when the area gets smaller. It decreases when force drops or when the area gets larger. Pressure is measured in pascals, or Pa, in the SI system. One pascal equals 1 newton per square meter, and a newton is a unit of force equal to 1 kg·m/s2. A pascal...

gas laws: boyle's, gay-lussac, charles', avogadro's, and ideal gas law

Gas pressure, volume, temperature, and amount are linked by several gas laws. Scientists found these relationships by studying how a confined gas changes when one variable is held constant and another changes. These patterns apply to an ideal gas, which is a useful model for gases under low pressure and high temperature. Gay-Lussac’s law, also called Amontons’s law, connects pressure and temperature. If gas is trapped in a rigid container, the volume and number of moles stay constant. When the...

applications of the ideal gas law: molar mass, density, and volume

applications-of-the-ideal-gas-law-molar-mass-density-and-volume

Ideal Gas Law at STP and Gas Density

The ideal gas law links pressure, volume, number of moles, and temperature. It helps explain how gas volume changes when pressure or temperature changes. At standard temperature and pressure, or STP, the values are 273.15 K and 1 atm. At STP, one mole of an ideal gas occupies about 22.4 L. This is called the standard molar volume. The gas can be hydrogen, oxygen, argon, or carbon dioxide, and the volume is still about 22.4 liters. Half a mole occupies 11.2 L, and 2 moles occupy 44.8 L. The...

mixtures of gases: dalton's law of partial pressures and mole fractions

mixtures-of-gases-dalton-s-law-of-partial-pressures-and-mole-fractions

Gas Pressure in Mixtures: Partial Pressures

Gas pressure in mixtures is described by partial pressure and mole fraction. When gases do not chemically react, each gas in the mixture acts as if it were alone in the container. The pressure from one gas is called its partial pressure. For a mixture of three gases, A, B, and C, the total pressure equals the sum of their partial pressures: PA, PB, and PC. This is Dalton's law of partial pressures. It states that the total pressure of a mixture of ideal gases is the sum of the pressures from...

chemical stoichiometry and gases: using ideal gas law to determine moles

chemical-stoichiometry-gases-using-ideal-gas-law-to-determine

Stoichiometry of Gases with the Ideal Gas Law

Chemical stoichiometry links the amounts of reactants and products in a chemical reaction. For gases, those amounts can also be measured by volume. If a gas’s volume, pressure, and temperature are known, the ideal gas equation can be used to find the number of moles present. The same idea works in reverse. If the moles of a gas are known, its volume can be found at any temperature and pressure. The transcript gives an example using 8.88 g of gallium reacting with excess hydrochloric acid.

basic postulates of kinetic molecular theory: particle size, energy, and collision

basic-postulates-kinetic-molecular-theory-particle-size-energy

Kinetic Molecular Theory and Gas Behavior

Kinetic molecular theory explains gas behavior at the particle level. It gives a microscopic model for what happens when pressure or temperature changes. Gas laws describe how macroscopic properties change, but they do not explain why those changes happen. The theory was put into a complete form by Rudolf Clausius in 1857. It was built from hundreds of experimental observations about gases. Those observations helped explain the different gas laws through a few basic postulates. One key idea...

kinetic molecular theory and gas laws explain properties of gas molecules

kinetic-molecular-theory-gas-laws-explain-properties-gas

Gas Pressure Patterns in Kinetic Molecular Theory

Kinetic molecular theory explains gas pressure by linking it to the motion of gas molecules. Gas pressure comes from rapidly moving molecules hitting the walls of a container. It depends on how many molecules strike a unit area in a given time. The theory also helps explain the main gas laws. In Gay-Lussac’s law, also called Amontons’s law, raising temperature increases the average speed and kinetic energy of gas molecules. If volume stays constant, the molecules collide with the walls more...

kinetic molecular theory: molecular velocities, temperature, and kinetic energy

kinetic-molecular-theory-molecular-velocities-temperature-kinetic

Gas Particle Speed Distributions and Temperature

Gas particle speed distributions and temperature are key ideas in the kinetic molecular theory. This theory explains the gas laws by describing how gas molecules move, collide, and share energy. Gas molecules do not all move at the same speed. A gas sample has an average speed and an average kinetic energy, but individual molecules move at different speeds. Their collisions are elastic, which means momentum is conserved. Because so many molecules collide, the overall speed distribution stays...

behavior of gas molecules: molecular diffusion, mean free path, and effusion

behavior-gas-molecules-molecular-diffusion-mean-free-path

Gas Particle Motion, Diffusion, and Effusion

Gas particle motion, diffusion, and effusion explain how gases spread and escape in everyday settings. Gas molecules move at very high speeds, but they collide with other gas molecules and change direction many times before reaching a target. At room temperature, a gas molecule can experience billions of collisions each second. The mean free path is the average distance a molecule travels between collisions. This distance becomes larger when pressure decreases. In general, the mean free path...

real gases: effects of intermolecular forces and molecular volume deriving van der waals equation

real-gases-effects-intermolecular-forces-molecular-volume-deriving

Real Gases: When the Ideal Gas Law Breaks Down

Real gases are gases that do not always follow the ideal gas law, PV = nRT, especially when pressure is high or temperature is low. The ideal gas model assumes gas particles have no attractive or repulsive forces and take up negligible space compared with the container. At room temperature and 1 atm or less, many gases behave close to ideally. When conditions change, the measured relationships between pressure, volume, and temperature can drift away from the ideal prediction. One way to see...

key terms and concepts

Explore Boyle’s, Charles’s, Gay-Lussac’s, and Avogadro’s laws with simple gas examples, plus the ideal gas law for pressure, volume, temperature, and moles.

How Gas Pressure, Volume, and Temperature Change | JoVE K12

chemistry

JoVE Core Chemistry brings general chemistry concepts to life using concise and easy-to-understand animated video lessons. Plus, in the scientist-in-action videos, we demonstrate classical and original research experiments performed in today's laboratories worldwide.

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Interactions Of Matter

Gas laws

Tennessee Academic Standards

High School

Matter and Its Interactions

CHEM1.PS1.5

CHEM1.PS1.6

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

CH.6

CH.6.b

Minnesota Academic Standards in Science

2.2.1 9C.1.2.1.1

Arizona Science Standards

Physical Science

HS+C.P1

HS+C.P1U1.3

Texas Essential Knowledge and Skills

CHEM.10

CHEM.10.B

Alabama Course of Study Science

9-12.C.1.4.e

9-12.C.4.7.b

Earth and Space Science

Earth's Systems

9-12.ESS.2.7.c

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS. Structure and Properties of Matter

HS-PS1-9.

Georgia Standards of Excellence

SC5.

gas-laws-pressure-volume-temperature-and-moles

Gas Laws: Pressure, Volume, Temperature, and Moles

Classifying Matter by State

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, ...

Classifying Matter by Composition

Matter: Pure Substances and Mixtures
According to its composition, the matter can be classified into two broad categories &mdash; pure substances and ...

physical-and-chemical-properties-of-matter

Physical and Chemical Properties of Matter

The characteristics that enable us to distinguish one substance from another are called properties.

Physical Properties of Matter

A physical property is ...

molecular-comparison-of-gases-liquids-and-solids

Molecular Comparison of Gases, Liquids, and Solids

Particles in a solid are tightly packed together (fixed shape) and often arranged in a regular pattern; in a liquid, they are close together with no ...

Intermolecular vs Intramolecular Forces

Intermolecular forces (IMF) are electrostatic attractions arising from charge-charge interactions between molecules. The strength of the intermolecular ...

Intermolecular Forces

Atoms and molecules interact through bonds (or forces): intramolecular and intermolecular. The forces are electrostatic as they arise from interactions ...

comparing-intermolecular-forces-melting-point-boiling-point

Comparing Intermolecular Forces: Melting Point, Boiling Point, and Miscibility

Intermolecular forces are attractive forces that exist between molecules. They dictate several bulk properties, such as melting points, boiling points, ...

surface-tension-capillary-action-and-viscosity

Surface Tension, Capillary Action, and Viscosity

Surface Tension
The various IMFs between identical molecules of a substance are examples of cohesive forces. The molecules within a liquid are surrounded ...

States of Matter and Phase Changes

The internal energy of a substance&#8212;the total kinetic energy of all its molecules and the potential energy of their associated forces&#8212;depends ...

Phase Transitions

Whether solid, liquid, or gas, a substance&#39;s state depends on the order and arrangement of its particles (atoms, molecules, or ions). Particles in the ...

phase-transitions-vaporization-and-condensation

Phase Transitions: Vaporization and Condensation

The physical form of a substance changes on changing its temperature. For example, raising the temperature of a liquid causes the liquid to vaporize ...

Vapor Pressure

When a liquid vaporizes in a closed container, gas molecules cannot escape. As these gas phase molecules move randomly about, they will occasionally ...

Clausius-Clapeyron Equation

The equilibrium between a liquid and its vapor depends on the temperature of the system; a rise in temperature causes a corresponding rise in the vapor ...

Phase Transitions: Melting and Freezing

Heating a crystalline solid increases the average energy of its atoms, molecules, or ions, and the solid gets hotter. At some point, the added energy ...

phase-transitions-sublimation-and-deposition

Phase Transitions: Sublimation and Deposition

Some solids can transition directly into the gaseous state, bypassing the liquid state, via a process known as sublimation. At room temperature and ...

Heating and Cooling Curves

When a substance&#8212;isolated from its environment&#8212;is subjected to heat changes, corresponding changes in temperature and phase of the substance ...

Phase Diagrams

A phase diagram combines plots of pressure versus temperature for the liquid-gas, solid-liquid, and solid-gas phase-transition equilibria of a substance. ...

Use models to explain how changes in energy affect the arrangement and movement of the particles in solids, liquids, and gases, as well as the relative strengths of their intermolecular forces.

PS.Chm.7.1

Energy Basics

Chemical reactions, such as those that occur when you light a match, involve changes in energy as well as matter.

Chemical changes and their accompanying ...

First Law of Thermodynamics

Energy Conservation

Energy can be converted from one form into another, but all of the energy present before a change occurs always exists in some form ...

Internal Energy

The total of all possible kinds of energy present in a substance is called the internal energy (U), sometimes symbolized as E. Suppose a system with ...

Quantifying Heat

Thermal Energy&#160;

Microscopically, thermal energy is the kinetic energy associated with the random motion of atoms and molecules. Temperature is a ...

Quantifying Work

As a system undergoes a change, its internal energy can change, and energy can be transferred from the system to the surroundings, or from the ...

Enthalpy

Chemists ordinarily use a property known as enthalpy (H) to describe the thermodynamics of chemical and physical processes. Enthalpy is defined as the sum ...

Thermochemical Equations

For a chemical reaction (the system) carried out at constant pressure &ndash; with the only work done caused by expansion or contraction &ndash; the ...

Constant Pressure Calorimetry

Calorimetry is a technique used to measure the amount of heat involved in a chemical or physical process or to measure the heat transferred to or from a ...

Constant Volume Calorimetry

Calorimeters are useful to determine the heat released or absorbed by a chemical reaction. Coffee cup calorimeters are designed to operate at constant ...

using-differential-scanning-calorimetry-to-measure-changes-in-enthalpy

Using Differential Scanning Calorimetry to Measure Changes in Enthalpy

Source: Laboratory of Dr. Terry Tritt &#8212; Clemson University
Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a method of thermodynamic analysis based on ...

Hess's Law

There are two ways to determine the amount of heat involved in a chemical change: measure it experimentally, or calculate it from other experimentally ...

Standard Enthalpy of Formation

Enthalpy changes are typically tabulated for reactions in which both the reactants and products are at the same conditions. A standard state is a commonly ...

Enthalpies of Reaction

Hess&rsquo;s law can be used to determine the enthalpy change of any reaction if the corresponding enthalpies of formation of the reactants and products ...

Use mathematics and computational thinking to execute simple calorimetric calculations based on the Law of Conservation of Energy.

PS.Chm.7.2

Definition and Measurement of Pressure: Atmospheric Pressure, Barometer, and Manometer

Gas pressure is caused by force exerted by gas molecules colliding with the surfaces of objects. Although the force of each collision is very small, any ...

Through experiments, scientists established the mathematical relationships between pairs of variables, such as pressure and temperature, pressure and ...

Applications of the Ideal Gas Law: Molar Mass, Density, and Volume

The volume occupied by one mole of a substance is its molar volume. The ideal gas law, PV = nRT, &nbsp;suggests that the volume of a given quantity of gas ...

Mixtures of Gases: Dalton's Law of Partial Pressures and Mole Fractions

Unless individual gases chemically react with each other, the individual gases in a mixture of gases do not affect each other&rsquo;s pressure. Each gas ...

Chemical Stoichiometry and Gases: Using Ideal Gas Law to Determine Moles

Chemical stoichiometry describes the quantitative relationships between reactants and products in chemical reactions.

In addition to measuring quantities ...

Basic Postulates of Kinetic Molecular Theory: Particle Size, Energy, and Collision

The ideal-gas equation, which is empirical, describes the behavior of gases by establishing relationships between their macroscopic properties. For ...

Kinetic Molecular Theory and Gas Laws Explain Properties of Gas Molecules

The test of the kinetic molecular theory (KMT) and its postulates is its ability to explain and describe the behavior of a gas. The various gas laws ...

Kinetic Molecular Theory: Molecular Velocities, Temperature, and Kinetic Energy

The kinetic molecular theory qualitatively explains the behaviors described by the various gas laws. The postulates of this theory may be applied in a ...

Behavior of Gas Molecules: Molecular Diffusion, Mean Free Path, and Effusion

Although gaseous molecules travel at tremendous speeds (hundreds of meters per second), they collide with other gaseous molecules and travel in many ...

Real Gases: Effects of Intermolecular Forces and Molecular Volume Deriving Van der Waals Equation

Thus far, the ideal gas law, PV = nRT, has been applied to a variety of different types of problems, ranging from reaction stoichiometry and empirical and ...

Ideal Gas Law

Source: Laboratory of Dr. Andreas Z&#252;ttel - Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
The ideal gas law describes the behavior ...

Derivation of the Ideal Gas Law
Gases are a fundamental state of matter. A gas is a collection of molecules that have a significant distance between their ...

Source: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA

	Preparation of the LaboratoryExpand
	Here, we show the laboratory preparation for 10 students ...

Source: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA

	Determining the Mass of the Unknown LiquidExpand
	According to the ideal gas law for a given ...

Use mathematics and computational thinking to explain the relationships among pressure, temperature, volume, and quantity of gas, both qualitatively and quantitatively.

Understand the relationship among pressure, temperature, volume, and phase.

How Gas Pressure, Volume, and Temperature Change

Description

Transcript

More videos by Standards