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

Proste prawa gazowe manipulują czterema współzależnymi właściwościami gazu - ciśnieniem, temperaturą, objętością i liczbą moli - aby wyprowadzić relacje między parami właściwości, utrzymując pozostałe na stałym poziomie.

Zgodnie z prawem Boyle'a, gdy temperatura i liczba moli gazu są utrzymywane na stałym poziomie, ciśnienie i objętość wykazują odwrotną zależność. Wraz ze zmniejszaniem się objętości wzrasta ciśnienie wywierane przez gaz. Iloczyn  P i V jest zatem równy stałej. W dwóch różnych zestawach warunków iloczyn ciśnienia początkowego i objętości oraz iloczyn ciśnienia i objętości końcowej są równe.

Teraz, jeśli objętość i liczba moli są utrzymywane na stałym poziomie, ciśnienie i temperatura wykazują bezpośrednią zależność. Wraz ze wzrostem temperatury cząstki poruszają się z większą prędkością i częściej dochodzi do zderzeń o wysokiej energii, a ciśnienie wzrasta. 

Stosunek P i T jest zatem równy stałej. Jest to prawo Gay-Lussaca, które jest czasami określane jako prawo Amontonsa. W dwóch różnych zestawach warunków stosunek ciśnienia początkowego do temperatury oraz stosunek ciśnienia końcowego do temperatury są równe.

Następnie rozważ balon, który jest napompowany ustaloną liczbą moli gazu. Zewnętrzne ciśnienie atmosfery jest stałe. Zgodnie z prawem Charlesa, jeśli mole i ciśnienie utrzymują się na stałym poziomie, objętość gazu i jego temperatura – w kelwinach – wykazują bezpośredni związek.

Wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki gazu poruszają się szybciej, co skutkuje większą liczbą zderzeń i zwiększeniem objętości balonu. Natomiast obniżenie temperatury powoduje kurczenie się balonu i zmniejszanie jego objętości.  

Stosunek V i T jest równy stałej. W dwóch różnych zestawach warunków stosunek objętości początkowej do temperatury oraz stosunek objętości końcowej do temperatury są równe.

Załóżmy teraz, że balon jest napompowany większą ilością powietrza. Zgodnie z prawem Avogadro, gdy ciśnienie i temperatura są utrzymywane na stałym poziomie, objętość gazu i liczba moli wykazują bezpośredni związek.

Zwiększona liczba kretów tłoczy się w cząsteczkach, co skutkuje większą liczbą zderzeń. Zmusza to balon do zwiększenia swojej objętości, aby pomieścić cząsteczki gazu.

Stosunek objętości do liczby moli jest zatem równy stałej. W dwóch różnych zestawach warunków stosunek objętości początkowej do liczby moli oraz stosunek objętości końcowej do liczby moli są równe.

Połączenie wyrażeń trzech praw gazu i zastąpienie znaku proporcjonalności włączeniem stałej gazu doskonałego R, daje prawo gazu doskonałego. R ma tę samą wartość dla wszystkich gazów i jest równa 8,314 J/mol·K lub 0,08206 L·atm/mol·K.

prawa gazowe: prawo boyle’a, gay-lussaca, charlesa, avogadra i prawo gazu doskonałego

W drodze eksperymentów naukowcy ustalili matematyczne zależności między parami zmiennych, takimi jak ciśnienie i temperatura, ciśnienie i objętość, objętość i temperatura oraz objętość i liczba moli, które odpowiadają gazowi doskonałemu.

<h4>Ciśnienie i temperatura: prawo Gay-Lussaca (prawo Amontona)</h4>

Wyobraźmy sobie, że napełniamy gazem sztywny pojemnik podłączony do manometru, a następnie zamykamy pojemnik tak, aby gaz nie mógł się wydostać. Jeśli pojemnik zostanie schłodzony, gaz w jego wnętrzu również się ochłodzi i obserwuje się spadek jego ciśnienia. Ponieważ pojemnik jest sztywny i szczelnie zamknięty, zarówno objętość, jak i liczba moli gazu pozostają stałe. Jeśli kula zostanie podgrzana, znajdujący się w niej gaz staje się cieplejszy, a ciśnienie wzrasta.

Temperatura i ciśnienie są ze sobą powiązane liniowo i tę zależność obserwuje się dla dowolnej próbki gazu ograniczonej do stałej objętości. Jeśli temperatura jest w skali Kelvina, wówczas P i T są wprost proporcjonalne (ponownie, gdy objętość i liczba moli gazu są stałe); jeśli temperatura w skali Kelvina wzrośnie o określony współczynnik, ciśnienie gazu wzrośnie o ten sam współczynnik.

Zależność ciśnienie-temperatura dla gazów znana jest jako prawo Gay-Lussaca. Prawo to mówi, że ciśnienie danej ilości gazu jest wprost proporcjonalne do jego temperatury w skali Kelvina, gdy objętość jest stała. Matematycznie można to zapisać jako:

<img alt="Eq1" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-01.png" style="height: 40px;">

gdzie k jest stałą proporcjonalności zależną od tożsamości, ilości i objętości gazu. W przypadku ograniczonej, stałej objętości gazu stosunek P/T jest zatem stały (tj. P/T = k). Jeżeli gaz początkowo znajduje się w „Warunku 1” (z P = P1 i T = T1) i zmienia się w „Warunek 2” (z P = P2 i T = T2), wówczas

<img alt="Eq2" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-02.png" style="height: 40px;">

Dlatego,

<img alt="Eq3" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-03.png" style="height: 40px;">

Należy pamiętać, że w przypadku wszelkich obliczeń prawa gazowego temperatury muszą być wyrażone w skali Kelvina.

<h4>Objętość i temperatura: prawo Charlesa</h4>

Jeżeli balon jest napełniony powietrzem i uszczelniony, wówczas zawiera on określoną ilość powietrza pod ciśnieniem atmosferycznym (1 atm). Jeśli balon zostanie umieszczony w lodówce, znajdujący się w nim gaz ochładza się, a balon kurczy się (chociaż zarówno ilość gazu, jak i jego ciśnienie pozostają stałe). Jeśli balon jest bardzo zimny, bardzo się skurczy. Po podgrzaniu balon ponownie się rozszerzy.

Jest to przykład wpływu temperatury na objętość danej ilości zamkniętego gazu przy stałym ciśnieniu. Objętość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, a objętość maleje wraz ze spadkiem temperatury.

Zależność pomiędzy objętością i temperaturą danej ilości gazu pod stałym ciśnieniem znana jest jako prawo Charlesa. Prawo mówi, że objętość danej ilości gazu jest wprost proporcjonalna do jego temperatury w skali Kelvina, przy stałym ciśnieniu.

<h4>Matematycznie można to zapisać jako:</h4>

<img alt="Eq4" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-04.png" style="height: 40px;">

gdzie k jest stałą proporcjonalności zależną od ilości i ciśnienia gazu. W przypadku zamkniętego gazu pod stałym ciśnieniem stosunek V/T jest stały.

<h4>Objętość i ciśnienie: prawo Boyle’a</h4>

Jeśli szczelna strzykawka jest częściowo napełniona powietrzem, wówczas strzykawka zawiera określoną ilość powietrza o stałej temperaturze, powiedzmy 25°C. Jeśli tłok zostanie wciśnięty powoli, przy stałej temperaturze, wówczas gaz w strzykawce zostanie sprężony do mniejszej objętości, a jego ciśnienie wzrośnie. Jeśli tłok zostanie wyjęty, objętość gazu wzrasta, a ciśnienie maleje.

Zmniejszanie objętości zawartego gazu zwiększy jego ciśnienie, a zwiększenie objętości zmniejszy jego ciśnienie. Jeśli objętość wzrośnie o określony współczynnik, ciśnienie spadnie o ten sam współczynnik i odwrotnie. Zatem ciśnienie i objętość wykazują odwrotną proporcjonalność: proporcjonalność: Zwiększanie ciśnienia powoduje zmniejszenie objętości gazu. Matematycznie można to zapisać:

<img alt="Eq5" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-05.png" style="height: 40px;">

gdzie k jest stałą. Wykres P względem V przedstawia hiperbolę. Wykresy z zakrzywionymi liniami są trudne do dokładnego odczytania przy niskich lub wysokich wartościach zmiennych, a także są trudniejsze w użyciu przy dopasowywaniu równań teoretycznych i parametrów do danych eksperymentalnych. Z tych powodów naukowcy często próbują znaleźć sposób na „linearyzację” swoich danych. Graficznie zależność między ciśnieniem i objętością pokazano poprzez wykreślenie odwrotności ciśnienia do objętości lub odwrotności objętości do ciśnienia.

Zależność pomiędzy objętością i ciśnieniem danej ilości gazu w stałej temperaturze określa prawo Boyle’a: Objętość danej ilości gazu utrzymywanego w stałej temperaturze jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia, pod jakim jest ona mierzona.

<h4>Mole gazu i objętość: prawo Avogadra</h4>

Włoski naukowiec Amedeo Avogadro wysunął w 1811 roku hipotezę wyjaśniającą zachowanie gazów, stwierdzając, że równe objętości wszystkich gazów, mierzone w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia, zawierają tę samą liczbę cząsteczek. Z biegiem czasu zależność tę potwierdzono wieloma obserwacjami eksperymentalnymi, co wyrażono prawem Avogadro: w przypadku zamkniętego gazu objętość (V) i liczba moli (n) są wprost proporcjonalne, jeśli zarówno ciśnienie, jak i temperatura pozostają stałe.

<h4>W formie równania zapisuje się to jako:</h4>

<img alt="Eq6" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-06.png" style="height: 40px;">

Zależności matematyczne można również określić dla innych par zmiennych, takich jak P kontra n i n kontra T.

<h4>Prawo gazu doskonałego</h4>

Połączenie tych czterech praw daje prawo gazu doskonałego, związek między ciśnieniem, objętością, temperaturą i liczbą moli gazu:

<img alt="Eq7" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-07.png" style="height: 40px;">

Tutaj R jest stałą zwaną idealną stałą gazu lub uniwersalną stałą gazu. Jednostki używane do wyrażania ciśnienia, objętości i temperatury określają właściwą postać stałej gazowej zgodnie z wymaganiami analizy wymiarowej. Najczęściej spotykane wartości R to 0,08206 L⋅atm mol–1⋅K–1 i 8,314 kPa⋅L mol–1⋅K–1.

Mówi się, że gazy, których właściwości P, V i T są dokładnie opisane przez prawo gazu doskonałego (lub inne prawa gazu), zachowują się idealnie lub są zbliżone do cech gazu doskonałego. Gaz doskonały to hipotetyczny konstrukt, który jest uzasadniony tylko dla gazów występujących w warunkach stosunkowo niskiego ciśnienia i wysokiej temperatury.

Równanie gazu doskonałego zawiera pięć składników, stałą gazu R i zmienne właściwości P, V, n i T. Określenie dowolnych czterech z tych składników umożliwi zastosowanie prawa gazu doskonałego do obliczenia piątego składnika.

Jeśli liczba moli gazu doskonałego jest stała w dwóch różnych zestawach warunków, uzyskuje się użyteczną zależność matematyczną zwaną złożonym prawem gazowym (przy użyciu jednostek atm, L i K):

<img alt="Eq8" src="https://www.jove.com/files/core/CDNSource/lessons/1036/1036_Equations-08.png" style="height: 40px;">

Oba zestawy warunków są równe iloczynowi n × R (gdzie n = liczba moli gazu, a R jest stałą prawa gazu doskonałego).

Prawa gazowe: prawo Boyle’a, Gay-Lussaca, Charlesa, Avogadra i prawo gazu doskonałego

Dzięki eksperymentom naukowcy ustalili matematyczne zależności między parami zmiennych, takimi jak ciśnienie i temperatura, ciśnienie i ...

Education

JoVE Core

Chemia

Jeden

Gases

Gazy

KEY TERMS AND CONCEPTS

Kluczowe terminy i pojęcia

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

Tags

More videos by Standards