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理想气体定律

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理想气体定律是科学中的一种基本的有用的关系,因为它描述了最常见的气体,在附近环境条件下的行为。

理想气体定律,PV = nRT,定义在一个封闭的系统中的气体分子的数量和可量测系统的三个变量之间的关系: 压力、 温度和体积。

从第一原理推导理想气体定律,依赖于两个假设。第一,气体分子本身有没有卷。第二,分子从来没有交互,或者交换能量。气体偏离这个理想的行为,在高压下,在气体密度的增加,和真实气体分子的体积变得重要。同样,气体偏离在极低温度下,哪里有吸引力的分子间相互作用变得重要。较重的气体可能偏离甚至在环境温度和压力,因为他们更高的密度和较强的分子间相互作用。

这个视频将实验,确认理想气体定律测量气体温度和压力的函数作为密度改变。

理想气体定律推导出四个重要关系。首先,波义耳法描述气体体积与压力成反比关系。接下来,同性恋者 Lussac 定律,温度和压力是比例。同样,查尔斯的法律是温度和体积之间相称性语句。这三组关系形成联合的气体定律,使单一气体比较跨许多不同的条件。

最后,阿佛加德罗确定任何两种气体,在相同的体积、 温度和压力,举行包含相同数目的分子。因为在相同条件下的气体通常具有相同的行为,可以发现常数的相称性,称为通用气体常数 (R),涉及这些参数,使各种不同的气体比较。R 有能量的单位每温度每个分子;例如,焦耳每开尔文每摩尔。

理想气体定律是一个宝贵的工具,在了解国家之间的关系在气体系统。例如,在恒定的温度和压力的系统中,更多的气体分子的加法结果量增大。

同样,在恒定的温度,在一个封闭的系统,在那里没有分子添加或减去,气体的压力增加时体积下降。

磁悬浮平衡可以用于确认理想气体定律实验通过测量系统的物理特性。恒定的质量和体积的固体样品的重量可以作为探针在它附近的气体的性质。

随着压力的增加在系统中,在定常系统体积和温度,系统中的气体分子的数量增加,从而增加气体密度。刚性的固体样品,淹没在这种气体是受浮力,和它明显的重量减少,虽然它的质量是不变。阿基米德原理,物体重量的变化是等于流离失所的气体重量变化可以就确定气体密度的变化。

在不同压力和温度条件下气体密度的精确行为将对应于理想气体定律如果先前描述的近似为真,能够直接计算出普遍的气体常数,。

在以下一系列实验,电子天平将用于确认理想气体定律和确定通用的气体常数 R,通过测量密度的氢作为温度和压力的函数。首先,仔细清洁样本,在这种情况下的精细加工的铝块,用丙酮,和干燥.通过填充一个毕业测量体积的样品缸有足够蒸馏水覆盖样品。请注意初始音量。沉浸在水中,样品,并注意体积的变化。

删除仔细清洁和干燥的样品。下一步,加载到磁悬浮平衡,在这种情况下位于手套箱内。安装压力-温度室围绕样品。示例现在磁悬浮在一个封闭的系统,不触碰到任何墙。

撤离的示例环境和加氢气压力 1 栏。

测量样品重量,并贴上标签的初始重量在室温。接下来,增加到 2 栏示例环境中的压力,并允许它保持平衡。测量重量为新的压力。重复这些步骤多次在各种压力,以获得一系列的样本权重在相应的压力下,所有在室温。

下一步,测量重量作为压力在较高温度的函数。首先撤离样品环境,然后将温度增加到 150 ° C 并允许它平衡。然后,增加到 1 栏的压力。测量样品的重量,并贴上标签作为初始重量为 150 ° C 和 1 间酒吧。增加的压力,让它保持平衡,和量度的重量。为了测量一系列的样本权重的压力范围内重复这些步骤。若要获取更多的数据,请重复在其他恒定的温度和压力的重量测量系列。

若要计算理想气体常数,制成表格在每个温度和压力的样品重量的测量的值。

下一步,计算所有成对的样本权重内获得所有可能组合的重量变化作为变化的压力或 Δw 的功能,设置单一温度之间的差异。这种变化是相当于氢气,流离失所的样品重量的变化。

同样,计算所有相应的区别,在获得压力或 δ P 变化的压力。列出所有成对的重量和压力为每个温度的变化。转换温度单位为开尔文和帕斯卡压力单位。

由于体积与温度保持不变,每个系列的测量,理想气体定律可以写为 ΔPV = ΔnRT。由于 δ n 等于 Δw 除以氢分子重量,计算每个值 δ n Δw 的每个值。

绘制压力变化的产物和抽样量,作为产品的 δ n 和温度的函数。执行线性回归分析,以确定边坡,将平等普遍的气体常数,如果做得正确。

理想气体状态方程用于许多现实世界场景中,通常是那些执行与在环境温度和压力的气体。所有气体都偏离理想的行为,在高压力;然而,一些气体,如二氧化碳,偏离比别人更多。在这个实验中,理想的行为偏离测量气体中的二氧化碳。程序是与氢以前实验相同。

情节与痣次温度压力倍体积策划,和理想气体常数计算从情节的边坡。二氧化碳显著偏离理想的行为,即使在环境条件下。这种行为被造成的有吸引力的分子间相互作用,没有观察到的与氢。

理想气体定律用于识别和量化的爆炸性气体的空气样本。这一研究领域是极端重要的军事和安全。

在这里,炸药成分的气体样品进行量化温度解吸气体色谱法。然后用数据,以及理想气体定律来量化这些危险物质。

你刚看了理想气体定律的朱庇特的简介。看过这个视频,你应该了解的概念的法律和方程适用的情况。

谢谢观赏 !

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