Aprēķina spiedienu, ko 0,3000 mol hēlija rada 0,2000 L traukā -25 ° C temperatūrā, izmantojot
a. ideālas gāzes likums
b. van der Waals vienādojums
Kāda ir atšķirība starp ideālām un ideālām gāzēm?
Dots:
aViņš = 0,0341 atm · L2/mol2
bViņš = 0,0237 L · mol
1. daļa:Ideālas gāzes likums
ideāla gāze likumu izsaka ar formulu:
PV = nRT
kur
P = spiediens
V = tilpums
n = dzimumzīmes gāzes
R = ideālā gāzes konstante = 0,08206 L · atm / mol · K
T = absolūtā temperatūra
Atrodiet absolūto temperatūru
T = ° C + 273,15
T = -25 + 273,15
T = 248,15 K
Atrodiet spiedienu
PV = nRT
P = nRT / V
P = (0,3000 mol) (0,08206 L · atm / mol · K) (248,15) /0,2000 L
Lppideāls = 30,55 atm
2. daļa: Van der Waals vienādojums
Van der Waals vienādojumu izsaka ar formulu
P + a (n / V)2 = nRT / (V-nb)
kur
P = spiediens
V = tilpums
n = gāzes molu skaits
a = pievilcība starp atsevišķām gāzes daļiņām
b = vidējais atsevišķo gāzes daļiņu tilpums
R = ideālā gāzes konstante = 0,08206 L · atm / mol · K
T = absolūtā temperatūra
Atrisiniet spiedienu
P = nRT / (V-nb) - a (n / V)
Lai matemātiku būtu vieglāk ievērot, vienādojums tiks sadalīts divās daļās, kur
P = X - Y
kur
X = nRT / (V-nb)
Y = a (n / V)2
X = P = nRT / (V-nb)
X = (0,3000 mol) (0,08206 L · atm / mol · K) (248,15) / [0,2000 L - (0,3000 mol) (0,0237 L / mol)]
X = 6,109 L · atm / (0,2000 L - 0,007 L)
X = 6,109 L · atm / 0,19 L
X = 32,152 atm
Y = a (n / V)2
Y = 0,0341 atm · L2/mol2 x [0,3000 mol / 0,2000 L]2
Y = 0,0341 atm · L2/mol2 x (1,5 mol / L)2
Y = 0,0341 atm · L2/mol2 x 2,25 mol2/ L2
Y = 0,077 atm
Rekombinējiet, lai atrastu spiedienu
P = X - Y
P = 32,152 atm - 0,077 atm
Lppneideāls = 32,075 atm
3. daļa - Atrodiet atšķirību starp ideāliem un neideāliem apstākļiem
Lppneideāls - Pideāls = 32,152 atm - 30,55 atm
Lppneideāls - Pideāls = 1,602 atm
Atbilde:
Ideālās gāzes spiediens ir 30,55 atm, un van der Waals spiediens vienādojums no ideālas gāzes bija 32,152 atm. Gāzei, kas nav ideāla, bija lielāks spiediens par 1,602 atm.
Ideāla gāze ir tāda, kurā molekulas savstarpēji nesaskaras un neaizņem vietu. Ideālā pasaulē gāzes molekulu sadursmes ir pilnīgi elastīgas. Visām gāzēm reālajā pasaulē ir molekulas ar diametru un savstarpēji mijiedarbojoties, tātad vienmēr tiek pieļauta neliela kļūda, izmantojot jebkura veida Ideālās gāzes likumu un van der Waals vienādojums.
Tomēr cēlgāzes darbojas līdzīgi kā ideālas gāzes, jo tās nepiedalās ķīmiskās reakcijās ar citām gāzēm. Jo īpaši hēlijs darbojas kā ideāla gāze, jo katrs atoms ir tik niecīgs.
Citas gāzes izturas tāpat kā ideālas gāzes, kad tām ir zems spiediens un temperatūra. Zems spiediens nozīmē nelielu mijiedarbību starp gāzes molekulām. Zema temperatūra nozīmē, ka gāzes molekulām ir mazāka kinētiskā enerģija, tāpēc tās nepārvietojas tik daudz, lai mijiedarbotos savā starpā vai ar to konteineru.