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理想気体法律

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Ideal Gas Law

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1.6: Determining the Solubility Rules of Ionic Compounds

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1.14: Using Differential Scanning Calorimetry to Measure Changes in Enthalpy

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10:23 min

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April 30, 2023

概要

ソース: 博士アンドレアス Züttel – スイス連邦研究所材料工学講座

理想気体法律は近く周囲条件下で最も一般的なガスの挙動と希薄限界にすべての化学物質の傾向について説明します。それは 3 つの測定可能なマクロスコピックシステム変数 (圧力、温度と体積) とガスの分子の数との間の基本的関係システムで、したがって、微視的および巨視的な宇宙間の重要なリンク。

理想気体法律の歴史 17^th世紀圧力と空気量の関係が反比例することが判明したときロバート・ボイルと我々はすぐに参照してボイルの法則 (式 1) で確認した式の中間に日付を記入します。

P V^-1 (式 1)

ジョセフ・ルイ・ゲイ = リュサックによって多数のガスや蒸気に拡張され、1802 年に報告された、1780 年代にジャック・シャルルによる未発行作業は、絶対温度と気体の体積の比例関係を設立しました。この関係は、シャルルの法則 (式 2) と呼ばれます。

V T (式 2)

ギヨーム・アモントンは^{18 世紀}の変わり目に固定ボリューム内の空気の圧力と温度の関係を発見した通常入金されます。この法律^{19 世紀}の初めのジョセフ・ルイ・ゲイ = リュサックによって他の多くのガスにも拡張された、アモントンの法則やゲイ・リュサックの法則、式 3のように記載されているといいます。

P T (式 3)

一緒に、これらの 3 つの関係は式 4の関係を与えるため結合できます。

V T (式 4)

最後に、1811 年、それにより提案されましたアメデオ・アボガドロの分子の同じ数を含む任意の 2 つのガスは、同じボリューム、同じ温度および圧力を開催しました。これはすべてのガスを記述できます一般的な定数、理想気体定数 R は気体の性質から独立した結論に導いた。これは理想気体法律 (式 5) として知られています。^{1, 2}

太陽光発電 T (式 5)

原則

手順

1. サンプルの体積を測定サンプルを慎重に洗浄及び乾燥しています。十分な高解像度のメスシリンダーを記入サンプルをカバーする蒸留水します。最初のボリュームに注意してください。水の中にサンプルを削除し、ボリュームの変更に注意してください。これは、サンプルでは、V の量です。サンプルを削除して、それを乾燥します。注: また、測定サンプルの側 length(s) とジオメトリを使用してそのボリュームを計算します。 2. 負荷バランスのサンプル磁気浮上天秤でサンプルをハングします。サンプルのまわりの圧力/温度チャンバーをインストールします。サンプル環境を避難させると 1 つのバーに水素ガスを補充します。 1 のバーと室内の温度、w では試料重量を測定00 。 3 常温で圧力の関数としての測定試料重量 Pi0にサンプルの環境の圧力を増減させます。サンプル環境を平衡化を許可します。サンプルでは、wi0の重量を測定します。 3.1 3.3 を何度も繰り返します。 4. 種々の温度における圧力の関数として測定サンプル重量 Tjに温度を設定し、平衡にそれをさせます。水素ガスの圧力を 1 つのバーに設定します。 1 バーと Tj、w0 jでは試料重量を測定します。 Pijに圧力を増減し、平衡にそれを許可します。サンプルでは、w のijの重量を測定します。 4.4 4.5 を何度も繰り返します。必要に応じて 4.1 4.6 を繰り返します。 5. 理想的な気体定数を計算します。測定値 {TjPij、ijw} P0 jは常に 1 つのバー、T0は測定した部屋の温度を集計します。計算し、違い Δwijや方程式 6と式 7を使用して各温度 Tjで ΔPijを集計します。Δwij = wij – w0 j (方程式 6)Δwij = Pij – P0 j = Pij – 1 (方程式 7) バー Rij各測定を計算し、平均値 r. また、理想気体の定数を決定するすべての値は、Δwij (分子量 MW で割った値) の積の関数として ΔPijや V の製品をプロットと Tj水素の斜面、R. (方程式 8および9) を決定するための線形回帰分析を実行してMW = 2.016 g/mol。ΔP V = Δn RT (方程式 8) (式 9)

結果

理想気体法律は周囲 (図 1埋め込み) に近い条件で多数の一般的なガスの実際のガスの特性の有効な説明をつまり、多くのアプリケーションのコンテキストで役に立つ。高圧および低温の条件下でシステムを記述する理想気体法律の制限は、分子間相互作用の重要性の高まりやシステムの特性に貢献するガス分子の有限なサイズによって説明できます。したがって、(双極子-双極子…

Applications and Summary

理想気体法律は基本的な方程式がある日常的な研究室の活動および計算の両方を使用しての茄多とも非常に複雑なシステムのモデリング、少なくとも最初の近似に化学科学です。適用性は、法律自体に固有の近似によってのみ制限されます。近く周囲圧力と温度、理想気体法律が多くの一般的なガスも有効でどこでそれをガスに基づくシステムとプロセスの解釈では採用します。によって和?…

参考文献

Zumdahl, S.S., Chemical Principles. Houghton Mifflin, New York, NY. (2002).
Kotz, J., Treichel, P., Townsend, J. Chemistry and Chemical Reactivity. 8^th ed. Brooks/Cole, Belmont, CA (2012).
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K.S.W., Llewellyn, P., Maurin, G. Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications.Academic Press, San Diego, CA. (2014).

筆記録

1. サンプルの体積を測定サンプルを慎重に洗浄及び乾燥しています。十分な高解像度のメスシリンダーを記入サンプルをカバーする蒸留水します。最初のボリュームに注意してください。水の中にサンプルを削除し、ボリュームの変更に注意してください。これは、サンプルでは、V の量です。サンプルを削除して、それを乾燥します。注: また、測定サンプルの側 length(s) とジオメトリを使用してそのボリュームを計算します。 2. 負荷バランスのサンプル磁気浮上天秤でサンプルをハングします。サンプルのまわりの圧力/温度チャンバーをインストールします。サンプル環境を避難させると 1 つのバーに水素ガスを補充します。 1 のバーと室内の温度、w では試料重量を測定00 。 3 常温で圧力の関数としての測定試料重量 Pi0にサンプルの環境の圧力を増減させます。サンプル環境を平衡化を許可します。サンプルでは、wi0の重量を測定します。 3.1 3.3 を何度も繰り返します。 4. 種々の温度における圧力の関数として測定サンプル重量 Tjに温度を設定し、平衡にそれをさせます。水素ガスの圧力を 1 つのバーに設定します。 1 バーと Tj、w0 jでは試料重量を測定します。 Pijに圧力を増減し、平衡にそれを許可します。サンプルでは、w のijの重量を測定します。 4.4 4.5 を何度も繰り返します。必要に応じて 4.1 4.6 を繰り返します。 5. 理想的な気体定数を計算します。測定値 {TjPij、ijw} P0 jは常に 1 つのバー、T0は測定した部屋の温度を集計します。計算し、違い Δwijや方程式 6と式 7を使用して各温度 Tjで ΔPijを集計します。Δwij = wij – w0 j (方程式 6)Δwij = Pij – P0 j = Pij – 1 (方程式 7) バー Rij各測定を計算し、平均値 r. また、理想気体の定数を決定するすべての値は、Δwij (分子量 MW で割った値) の積の関数として ΔPijや V の製品をプロットと Tj水素の斜面、R. (方程式 8および9) を決定するための線形回帰分析を実行してMW = 2.016 g/mol。ΔP V = Δn RT (方程式 8) (式 9)