Закон Авогадро, Дальтона, Гей — люссака, Бойля — Мариотта, Шарля, Менделеева

В основе молекулярной физике лежит ряд эмпирических (опытных) законов. Данные законы основаны на многолетних наблюдениях и особого вывода для них нет. До введения самих законов, познакомимся с понятием состояния идеального газа. Так, под состоянием идеального газа понимается совокупность термодинамических параметров, характеризующих газ в данный момент:

Если данные параметры изменяются, мы будем говорить об изменении состоянии идеального газа.

• закон Авогадро

Закон Авогадро гласит, что для любых газов, взятых при одинаковых давлениях и температурах, содержится одинаковое количество молекул. Также есть несколько следствий из этого закона: одинаковое количество молей разных газов при одинаковых условиях (давление и температура), занимают одинаковый объём (молярный объём). Для нас главный вывод данного закона состоит в том, что для любого газа, химическое количество которого равен 1 моль, количество молекул в нём равно 

штук — постоянная Авогадро.

• закон Бойля — Мариотта

Закон Бойля -Мариотта гласит, что при условии постоянства массы (химического количества) и температуры газа, произведение давления газа на его объём постоянно:

(1)

• где
  • — давление газа,
  • — объём газа.

Альтернативная форма записи:

(2)

Таким образом, при наших условиях, уравнение (2) связывает два любых состояния идеального газа.

• закон Гей — Люссака

Закон Гей — Люссака гласит, что при условии постоянства массы (химического количества) и давления газа, отношение объёма газа к его температуре постоянно:

(3)

• где
  • — объём газа,
  • — температура газа.

Альтернативная форма записи:

(4)

Таким образом, при наших условиях, уравнение (4) связывает два любых состояния идеального газа.

Закон Шарля гласит, что при условии постоянства массы (химического количества) и объёма газа, отношение давления газа к его температуре постоянно:

(5)

• где
  • — давление газа,
  • — температура газа.

Альтернативная форма записи:

(6)

Таким образом, при наших условиях, уравнение (6) связывает два любых состояния идеального газа.

• закон Дальтона

Закон Дальтона несколько выбивается из логики предыдущих опытных законов, т.к. он описывает не отдельный газ, а составной (так называемую смесь газов). Итак, для смеси газов: суммарное давление смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого из его компонентов:

(7)

• где
  • — давление смеси газов,
  • — парциальные (одиночные) давления каждого из газов в отдельности.

На основании введённых опытных законов можно получить общее соотношение, совмещающее все параметры, характеризующие газ (уравнение Менделеева-Клапейрона):

(8)

Соотношение (8), оно же уравнение Менделеева-Клапейрона, одно из самых важных во всём курсе термодинамики и молекулярной физики. Исходя из этого соотношения, можно получить все газовые законы (1), (3), (5).

Вывод: для большинства задач молекулярной физики газ переводят из одного состояния во второе (может и дальше), каждое из этих состояний можно описать соотношением (8), а потом, разрешив получившуюся систему уравнений, найти ответ.

Вывод: соотношения (1) — (6) несомненно убыстряют решение задачи, однако уравнение (8) срабатывает в любом случае (предлагаю использовать только его).

Вывод: единственным общим соотношением для смеси газов является соотношение (7).

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

www.abitur.by

АВОГАДРО ЗАКОН — это… Что такое АВОГАДРО ЗАКОН?



АВОГАДРО ЗАКОН

[по имени итал. физика и химика А. Авогадро (A. Avogadro; 1776 — 1856)] — один из осн. газовых законов, согласно к-рому в равных объёмах разл. идеальных газов при одинаковых темп-ре и давлении содержится одинаковое число молекул. Эквивалентная формулировка: при одинаковых давлении и темп-ре одинаковые кол-ва вещества разл. идеальных газов занимают один и тот же объём. При давлении 101 325 Па (760 мм рт. ст.) и темп-ре О ^оС (273,15 К) молярный объём идеального газа V_m = (22,414 10 ± 0,000 19)*10^-3 м³/моль.

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

• АВИЗЕНТ
• АВОГАДРО ПОСТОЯННАЯ

Смотреть что такое «АВОГАДРО ЗАКОН» в других словарях:

• АВОГАДРО ЗАКОН

  — один из осн. законов идеального газа, согласно к рому в равных объёмах V разл. газов при одинаковых давлении p и темп ре Т содержится одинаковое число молекул. Открыт в 1811 итал. учёным А. Авогадро (A. Avogadro). Согласно А. з., 1 кмоль любого… …   Физическая энциклопедия

• АВОГАДРО ЗАКОН — (Avogadro), основан на высказанной в 1811 г. итальянским физиком Авогадро гипотезе, гласящей, что «при одинаковых условиях t° и давления, в равных объемах всех газов содержится одно и то же число молекул». Из этой гипотезы.,… …   Большая медицинская энциклопедия

• АВОГАДРО ЗАКОН — в равных объемах идеальных газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул; открыт А. Авогадро в 1811 …   Большой Энциклопедический словарь

• Авогадро закон — в равных объёмах идеальных газов при одинаковых давлении и темп ре содержится одинаковое число молекул; открыт закон Авогадро в 1811. * * * АВОГАДРО ЗАКОН АВОГАДРО ЗАКОН, один из основных законов идеальных газов (см. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ): в равных… …   Энциклопедический словарь

• Авогадро закон —         один из основных законов идеальных газов, согласно которому в равных объёмах различных газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул. Число молекул в одном моле (См. Моль) называют Авогадро числом. А. з …   Большая советская энциклопедия

• Авогадро закон — одно из важных основных положений химии, гласящее, что в одинаковых объемах различных паров и газов находится одинаковое число частиц . Формулированное еще в 1811 году (Амедеем Авогадро, профессором физики в Турине, род. в 1776 г., умер в 1856… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• АВОГАДРО ЗАКОН — в равных объёмах идеальных газов при одинаковых давлении и темп ре содержится одинаковое число молекул; открыт А. Авогадро в 1811 …   Естествознание. Энциклопедический словарь

• АВОГАДРО ЗАКОН — в равных объемах идеальных газов при одинаковых давлении и т ре содержится одинаковое число молекул. Согласно А. з., 1 моль любого идеального газа при нормальных условиях (1,01 * 105 Па, 0 …   Химическая энциклопедия

• Авогадро закон — …   Википедия

• Авогадро закон — в равных объемах идеальных газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул. Открыт в 1811 году …   Начала современного естествознания

dic.academic.ru

5.Сформулируйте закон Авогадро. К веществам в каком агрегатном состоянии он применим и почему?

Закон Авогадро: при постоянном давлении и температуре в равных объемах газов содержится одинаковое число молекул.

Изобрано-изотермический процесс

6.Сформулируйте основные следствия из закона Авогадро. Какие условия считаются нормальными и чему равен молярный объем газа при этих условиях.

Следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём. В частности, при нормальных условиях, т.е. при 0° С (273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа Vm.

7.Что характеризует относительная плотность одного газа по другому газу? Как рассчитывается плотность газа и каков ее физический смысл?

Отношение масс равных объемов двух газов при одинаковых условиях называется плотностью одного газа по другому, т. е.

8.Сформулируйте законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, запишите их математические выражения.

Закон Бойля-Мариотта отражает взаимосвязь между дав­лением р и объемом V определенного количества газа при по­стоянной температуре: при постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа: pV = const. Другими словами, при переходе газа из состояния с пара­метрами р

1 и V₁ в состояние с параметрами р₂ и У₂ (при Т, п = const) выполняется условие: p₁V₁=p₂V₂.

Этим соотношением пользуются при расчетах.

Закон Гей-Люссака связывает объем газа V с его температу­рой Т (при р = const): при постоянном давлении объем газа изме­няется прямо пропорционально абсолютной температуре:

При расчетах обычно используется соотношение

9.Сформулируйте объединённый газовый закон и запишите его математическое выражение. В каких расчетах он используется?

На осн-ии з-нов Бойля-Мариотта,Гей-Люссака и Авогадро выводится объед-ый газ з-н:

= const. Для расчетов используется соотношение: . Физ смысл закона в следующем: изменение любого из параметров р, V, Т при переходе из состояния 1 в состояние 2 ведет к изменению других параметров, но соотношение — величина постоянная. Видно, что приТ = const (T₁ = T₂) мы полу­чаем закон Бойля-Мариотта (p₁V₁ = p₂V₂), а при р = const (p₁ =р₂) — закон Гей-Люссака-Шарля , т. е. эти законы являются частным случаем объединенного газового закона. Объед-ный з-н используется для расчета параметров газа при переходе из одного состояния в другое и, чаще всего, одно из этих состояний соответствует норм-ным условиям. За норм-ные усл-я приняты давление 101325 Па (1 атм) и тем­пература 273,15 К (0 °С). Для расчетов обычно используют при­ближенные значения: 1 • 10

s Па и 273 К.

10.Запишите уравнение Клайперона-Менделеева. Каков физический смысл универсальной газовой постоянной? Какие значения она может принимать и от чего зависит ее величина?

Объединенный газовый закон справедлив для любого коли­чества газа. Для идеального газа количеством 1 моль отношение обозначается R. Эта величина является фундаментальной физической константой и называется универсальной (молярной) газовой постоянной. Для 1 моль газа pV_m = RT, а для п молей pV= nRT. С учетом п полученное уравнение примет вид

pV = RT.

Последнее ур-ие известно как уравнение Менделеева-Клапейрона и наиболее часто исп-ся при расчетах. Оно устанавливает связь между давлением, объемом, температурой и количеством вещества. Ур-е Менделеева-Клапейрона спра­ведливо для идеального газа, но позволяет производить расчеты параметров реальных газов при физ условиях, прибли­жающихся к норм-ным, или точнее при не слишком больших давлениях и не слишком низких температурах.

R=8,32*Па*м³/моль*К

studfile.net

Закон Авогадро • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

При горении дерева происходит химическая реакция: углерод древесины соединяется с кислородом воздуха и образуется диоксид углерода (CO₂). Один атом углерода имеет такую же массу, как и 12 атомов водорода, а два атома кислорода — как 32 атома водорода. Таким образом, соотношение масс углерода и кислорода, участвующих в реакции, всегда равно 12:32 (или, после упрощения, 3:8). Какие бы мы ни выбрали единицы измерения, соотношение останется неизменным: 12 грамм углерода всегда реагируют с 32 граммами кислорода, 12 тонн углерода — с 32 тоннами кислорода и т. д. В химических реакциях имеет значение относительное количество атомов каждого элемента, участвующего в реакции. И, наблюдая за горящим в ночи костром, мы можем быть твердо уверены, что для каждого атома углерода из древесины найдутся два атома кислорода из воздуха, и соотношение их масс будет 12:32.

Раз это так, значит, в 12 граммах углерода атомов столько же, сколько в 16 граммах кислорода. Химики называют это количество атомов молем. Если относительная атомная масса вещества равна n (т. е. его атом в n раз тяжелее атома водорода), то масса одного моля этого вещества — n грамм. Моль — мера количества вещества, подобная паре, дюжине или сотне. Носков в паре всегда два, яиц в дюжине — всегда двенадцать; точно так же и в моле вещества количество атомов или молекул всегда одно и то же.

Но как же ученые это поняли? Ведь атомы сосчитать все-таки значительно сложнее, чем носки. Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к исследованиям итальянского химика Амедео Авогадро. Ему было известно, что при протекании химической реакции между газами соотношение объемов этих газов такое же, как и их молекулярное соотношение. Например, если три молекулы водорода (H

2) реагируют с молекулой азота (N₂) с образованием двух молекул аммиака (NH₃), то объем участвующего в реакции водорода в три раза больше объема азота. Из этого Авогадро сделал вывод, что количество молекул в двух объемах должно находиться в соотношении 3:1, или, другими словами, что равные объемы газа должны содержать равное количество атомов или молекул — это утверждение известно нам как закон Авогадро. Авогадро не знал, какое именно количество атомов или молекул должно быть в одном моле вещества. Сегодня мы знаем: это число 6 × 10²³; мы называем его числом Авогадро (или постоянной Авогадро) и обозначаем символом N.

Несколько десятилетий исследования Авогадро оставались за рамками европейской науки того времени. Большинство историков склонны объяснять этот любопытный факт тем, что Авогадро работал в Турине, вдали от научных центров Германии, Франции и Англии. И действительно, только когда Авогадро приехал в Германию и представил там результаты своих исследований, они получили заслуженное признание.

Вычисление значения N оказалось непростой задачей. Это удалось сделать только в начале XX века французскому физику Жану Перрену (Jean Perrin, 1870–1942). Он предложил несколько методов нахождения этого числа, и все они дали один и тот же результат. Самый известный из них основан на количественной теории броуновского движения, разработанной Эйнштейном. Речь идет о непрерывном беспорядочном движении малых частиц (например, пыльцевых зерен) под действием хаотических толчков атомов или молекул окружающей их среды. Движение такого пыльцевого зерна зависит от частоты столкновений, а следовательно, от количества атомов в материальной среде.

elementy.ru

Закон Авогадро

Принцип, который в 1811 году сформулировал  итальянский химик Амадео Авогадро (1776-1856), гласит: при одинаковых температурах и давлении в равных объемах газов будет содержаться одинаковое число молекул, независимо от их химической природы и физических свойств. Это число является физической константой, численно равной количеству молекул, атомов, электронов ионов или других частиц, содержащихся в одном моле. Позднее гипотеза Авогадро, подтвержденная большим числом экспериментов, стала считаться для идеальных газов одним из основных законов, вошедшим в науку под названием закон Авогадро, и его следствия все основаны на утверждении, что моль любого газа, в случае одинаковых условий, будет занимать одинаковый объем, называемый молярным.

Сам Амадео Авогадро предполагал, что физическая константа является очень большой величиной, но только множество независимых методов, уже после смерти ученого, позволили экспериментально установить число атомов, содержащееся в 12 г (является атомной единицей массы углерода) или в молярном объеме газа (при Т = 273,15 К и р =101,32 кПа), равном 22,41 л. Константу принято обозначать, как NA или реже L. Она названа в честь ученого — число Авогадро, и равняется оно, примерно, 6,022 • 1023. Это и есть число молекул любого газа, находящегося в объеме 22,41 л, оно одинаково и для легких газов (водорода), и для тяжелых газов (двуокись углерода). Закон Авогадро математически можно выразить: V / n = VM, где:

• V — объем газа;
• n — количество вещества, которое является отношением массы вещества к его массе молярной;
• VM — константа пропорциональности или молярный объем.

Амадео Авогадро принадлежал к благородному семейству, проживавшему в северной части Италии. Он родился 09.08.1776 в Турине. Его отец — Филиппо Авогадро — был служащим судебного ведомства. Фамилия на венецианском средневековом диалекте означала адвоката или чиновника, который взаимодействовал с людьми. По существовавшей в те времена традиции, должности и профессии передавались по наследству. Поэтому в 20 лет Амадео Авогадро получил степень, став доктором законоведения (церковного). Физику и математику он начал самостоятельно изучать в 25 лет. В своей научной деятельности занимался изучением электрических явлений и исследованиями в области электрохимии. Однако в историю науки Авогадро вошел, сделав к атомистической теории очень важное дополнение: ввел понятие о мельчайшей частице вещества (молекуле), способной существовать самостоятельно. Это было важно для объяснения простых объемных отношений между газами, вступившими в реакцию, а закон Авогадро стал иметь большое значение для развития науки и широко применяться на практике.

Но произошло это не сразу. Некоторыми химиками закон Авогадро был признан через десятилетия. Оппонентами итальянского профессора физики били такие знаменитые и признанные научные авторитеты, как Берцелиус, Дальтон, Дэви. Их заблуждения привели к многолетним спорам о химической формуле молекулы воды, так как существовало мнение, что ее следует записывать не h3O, а HO или h3O2. И только закон Авогадро помог установить состав молекул воды и других простых и сложных веществ. Амадео Авогадро утверждал, что молекулы простых элементов состоят из двух атомов: O2, h3, Cl2, N2. Из чего следовало, что реакцию между водородом и хлором, в результате которой будет образован хлороводород, можно записать в виде: Cl2 + h3 → 2HCl. При взаимодействии одной молекулы Cl2 с одной молекулой h3, образуются две молекулы HCl. Объем, который будет занимать HCl, должен быть в два раза больше объема каждого, из вступивших в эту реакцию, компонентов, то есть должен равняться их суммарному объему. Только начиная с 1860 года, начал активно применяться закон Авогадро, и следствия из него позволили установить истинные значения атомных масс некоторых химических элементов.

Одним из основных выводов, сделанных на его основании, стало уравнение, описывающее состояние идеального газа: p •VM = R • T, где:

• VM — молярный объем;
• p — давление газа;
• T — абсолютная температура, К;
• R — универсальная газовая постоянная.

Объединенный газовый закон также является следствием закона Авогадро. При постоянной массе вещества выглядит, как (p • V) / T = n • R = const, а его форма записи: (p1 • V1) / T1 = (p2 • V2) / T2 позволяет делать расчеты при переходе газа из одного состояния (обозначено индексом 1) в другое (с индексом 2).

Закон Авогадро позволил сделать и второй немаловажный вывод, открывший путь для экспериментального определения молекулярных масс тех веществ, которые при переходе в газообразное состояние не разлагаются. M1 = M2 • D1, где:

• M1 — масса молярная для первого газа;
• M2 — масса молярная для второго газа;
• D1 — относительная плотность первого газа, которую устанавливают по водороду или воздуху (по водороду: D1 = M1 / 2, по воздуху D1 = M1 / 29, где 2 и 29 — это молярные массы водорода и воздуха соответственно).

fb.ru