Kur m ir masa, M ir molārā masa, V ir tilpums.
4. Avogadro likums. To izveidoja itāļu fiziķis Avogadro 1811. gadā. Jebkuru gāzu vienāds tilpums, kas ņemts vienā un tajā pašā temperatūrā un spiedienā, satur tādu pašu molekulu skaitu.
Tādējādi vielas daudzuma jēdzienu var formulēt: 1 mols vielas satur daļiņu skaitu, kas vienāds ar 6,02 * 10 23 (ko sauc par Avogadro konstanti)
Šī likuma sekas ir tādas 1 mols jebkuras gāzes normālos apstākļos (P 0 \u003d 101,3 kPa un T 0 \u003d 298 K) aizņem tilpumu, kas vienāds ar 22,4 litriem.
5. Boila-Mariotas likums
Pastāvīgā temperatūrā noteikta gāzes daudzuma tilpums ir apgriezti proporcionāls spiedienam, zem kura tas ir:
6. Geja-Lusaka likums
Pastāvīgā spiedienā gāzes tilpuma izmaiņas ir tieši proporcionālas temperatūrai:
V/T = konst.
7. Var izteikt sakarību starp gāzes tilpumu, spiedienu un temperatūru apvienotais Boila-Mariotas un Geja-Lusaka likums, ko izmanto, lai pārvietotu gāzes daudzumu no viena stāvokļa uz citu:
P 0, V 0,T 0 - tilpuma spiediens un temperatūra normālos apstākļos: P 0 =760 mm Hg. Art. vai 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)
8. Neatkarīgs molekulārās vērtības novērtējums masu M var veikt, izmantojot t.s ideālas gāzes stāvokļu vienādojumi vai Klepeirona-Mendeļejeva vienādojumi :
pV=(m/M)*RT=vRT.(1.1)
kur R - gāzes spiediens slēgtā sistēmā, V- sistēmas apjoms, t - gāzes masa T - absolūtā temperatūra, R- universāla gāzes konstante.
Ņemiet vērā, ka konstantes vērtība R var iegūt, vienādojumā (1.1) aizstājot vērtības, kas raksturo vienu molu gāzes pie N.C.:
r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mols 273K) \u003d 8,31 J / mol.K)
Problēmu risināšanas piemēri
1. piemērs Gāzes tilpuma palielināšana normālos apstākļos.
Kāds tilpums (n.o.) aizņems 0,4×10 -3 m 3 gāzes 50 0 C temperatūrā un 0,954×10 5 Pa spiedienā?
Risinājums. Lai gāzes tilpumu sasniegtu normālos apstākļos, izmantojiet vispārīgo formulu, kas apvieno Boila-Mariota un Geja-Lussaka likumus:
pV/T = p 0 V 0 / T 0 .
Gāzes tilpums (n.o.) ir , kur T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;
m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.
Kad (n.o.) gāze aizņem tilpumu, kas vienāds ar 0,32×10 -3 m 3 .
2. piemērs Gāzes relatīvā blīvuma aprēķins pēc tās molekulmasas.
Aprēķiniet etāna C 2 H 6 blīvumu no ūdeņraža un gaisa.
Risinājums. No Avogadro likuma izriet, ka vienas gāzes relatīvais blīvums attiecībā pret otru ir vienāds ar molekulmasu attiecību ( M h) no šīm gāzēm, t.i. D=M1/M2. Ja M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, gaisa vidējā molekulmasa ir 29, tad etāna relatīvais blīvums attiecībā pret ūdeņradi ir D H2 = 30/2 =15.
Relatīvais etāna blīvums gaisā: D gaiss= 30/29 = 1,03, t.i. etāns ir 15 reizes smagāks par ūdeņradi un 1,03 reizes smagāks par gaisu.
3. piemērs Gāzu maisījuma vidējās molekulmasas noteikšana pēc relatīvā blīvuma.
Aprēķiniet vidējo molekulmasu gāzu maisījumam, kas sastāv no 80% metāna un 20% skābekļa (pēc tilpuma), izmantojot šo gāzu relatīvā blīvuma vērtības attiecībā pret ūdeņradi.
Risinājums. Bieži aprēķini tiek veikti saskaņā ar sajaukšanas likumu, kas ir tāds, ka gāzu tilpumu attiecība divkomponentu gāzu maisījumā ir apgriezti proporcionāla starpībai starp maisījuma blīvumu un gāzu blīvumiem, kas veido šo maisījumu. . Apzīmēsim gāzu maisījuma relatīvo blīvumu attiecībā pret ūdeņraža caurlaidību D H2. tas būs lielāks par metāna blīvumu, bet mazāks par skābekļa blīvumu:
80D H2 — 640 = 320–20 D H2; D H2 = 9,6.
Šī gāzu maisījuma ūdeņraža blīvums ir 9,6. gāzu maisījuma vidējā molekulmasa M H2 = 2 D H2 = 9,6 × 2 = 19,2.
4. piemērs Gāzes molārās masas aprēķins.
0,327 × 10 -3 m 3 gāzes masa 13 0 C temperatūrā un 1,040 × 10 5 Pa spiedienā ir 0,828 × 10 -3 kg. Aprēķiniet gāzes molāro masu.
Risinājums. Gāzes molmasu var aprēķināt, izmantojot Mendeļejeva-Klapeirona vienādojumu:
kur m ir gāzes masa; M ir gāzes molārā masa; R- molārā (universālā) gāzes konstante, kuras vērtību nosaka pieņemtās mērvienības.
Ja spiedienu mēra Pa un tilpumu m 3, tad R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).
3.1. Veicot atmosfēras gaisa, darba zonas gaisa, kā arī rūpniecisko emisiju un ogļūdeņražu mērījumus gāzes vados, rodas problēma ar izmērītā gaisa apjomu noregulēšanu normālos (standarta) apstākļos. Bieži praksē, veicot gaisa kvalitātes mērījumus, izmērīto koncentrāciju pārvēršana normālos apstākļos netiek izmantota, kā rezultātā tiek iegūti neuzticami rezultāti.
Šeit ir izvilkums no standarta:
“Mērījumi tiek sasniegti standarta apstākļos, izmantojot šādu formulu:
C 0 \u003d C 1 * P 0 T 1 / R 1 T 0
kur: C 0 - rezultāts, kas izteikts masas vienībās uz gaisa tilpuma vienību, kg/cu. m, vai vielas daudzums uz gaisa tilpuma vienību, mol / cu. m, standarta temperatūrā un spiedienā;
C 1 - rezultāts, kas izteikts masas vienībās uz gaisa tilpuma vienību, kg / kub. m, vai vielas daudzums tilpuma vienībā
gaiss, mol/cu. m, pie temperatūras T 1, K un spiediena P 1, kPa.
Formulai normālu apstākļu sasniegšanai vienkāršotā veidā ir forma (2)
C 1 \u003d C 0 * f, kur f \u003d P 1 T 0 / P 0 T 1
standarta konversijas koeficients normalizācijai. Gaisa un piemaisījumu parametri tiek mērīti pie dažādām temperatūrām, spiedieniem un mitruma. Rezultāti rada standarta apstākļus izmērīto gaisa kvalitātes parametru salīdzināšanai dažādās vietās un dažādos klimatiskajos apstākļos.
3.2. Nozares normāli apstākļi
Normāli apstākļi ir standarta fizikālie apstākļi, ar kuriem parasti tiek korelētas vielu īpašības (standarta temperatūra un spiediens, STP). Normālos apstākļus IUPAC (Starptautiskā praktiskās un lietišķās ķīmijas savienība) definē šādi: Atmosfēras spiediens 101325 Pa = 760 mm Hg. Gaisa temperatūra 273,15 K = 0° C.
Standarta apstākļi (standarta apkārtējās vides temperatūra un spiediens, SATP) ir normāla apkārtējās vides temperatūra un spiediens: spiediens 1 Bar = 10 5 Pa = 750,06 mm T. St.; temperatūra 298,15 K = 25 °C.
Citas jomas.
Gaisa kvalitātes mērījumi.
Kaitīgo vielu koncentrācijas mērījumu rezultāti darba zonas gaisā rada šādus apstākļus: temperatūra 293 K (20°C) un spiediens 101,3 kPa (760 mm Hg).
Piesārņojošo vielu emisiju aerodinamiskie parametri jāmēra saskaņā ar spēkā esošajiem valsts standartiem. Izplūdes gāzu tilpumi, kas iegūti no instrumentālo mērījumu rezultātiem, ir jāsamazina līdz normāliem apstākļiem (n.s.): 0 ° C, 101,3 kPa ..
Aviācija.
Starptautiskā civilās aviācijas organizācija (ICAO) nosaka starptautisko standarta atmosfēru (ISA) jūras līmenī ar 15°C temperatūru, 101325 Pa atmosfēras spiedienu un 0% relatīvo mitrumu. Šos parametrus izmanto, aprēķinot gaisa kuģu kustību.
Gāzes ekonomija.
Gāzes rūpniecība Krievijas Federācija norēķinos ar patērētājiem tas izmanto atmosfēras apstākļus saskaņā ar GOST 2939-63: temperatūra 20 ° C (293,15 K); spiediens 760 mm Hg. Art. (101325 N/m²); mitrums ir 0. Tādējādi kubikmetra gāzes masa saskaņā ar GOST 2939-63 ir nedaudz mazāka nekā “ķīmiskos” normālos apstākļos.
Pārbaudes
Testēšanas mašīnām, instrumentiem un citiem tehniskiem izstrādājumiem, pārbaudot produktus, par klimatisko faktoru normālām vērtībām tiek ņemtas šādas vērtības (normāli klimatiskie testa apstākļi):
Temperatūra - plus 25°±10°С; Relatīvais mitrums - 45-80%
Atmosfēras spiediens 84-106 kPa (630-800 mmHg)
Mērinstrumentu verifikācija
Visbiežāk sastopamo normālo ietekmējošo lielumu nominālās vērtības tiek izvēlētas šādi: Temperatūra - 293 K (20°C), atmosfēras spiediens - 101,3 kPa (760 mmHg).
Rating
Vadlīnijas gaisa kvalitātes standartu noteikšanai norāda, ka MPC apkārtējā gaisā tiek iestatīti normālos iekštelpu apstākļos, t.i. 20 C un 760 mm. rt. Art.