ფრაზის „გაზის კანონის“მნიშვნელობის ძიებამდე აუცილებელია გავარკვიოთ რა არის გაზი. აირები არის ნივთიერებები, რომელთა ნაწილაკები შემთხვევით მოძრაობენ სივრცეში. ეს ნივთიერებები ხასიათდება ძალიან სუსტი ინტერმოლეკულური, ატომთაშორისი და ინტერიონური ურთიერთქმედებებით. აირისებრ მდგომარეობას ასევე უწოდებენ გაზს, ანუ ოთხიდან ერთს, გარდა თხევადი, მყარი და პლაზმური, მატერიის მთლიანი მდგომარეობებისა. გაზებს თავისი კანონები აქვთ. რა არის გაზის კანონი?
განმარტება
ფიზიკური თვალსაზრისით, გაზის კანონები არის კანონები, რომლებიც ხსნიან იდეალურ აირში მიმდინარე იზოპროცესებს. საინტერესო ფაქტია ის, რომ ქიმიაში ასევე არსებობს გარკვეული ნიმუშები ისეთი ნივთიერებების აღწერისთვის, რომლებიც რეზონანსულია ფიზიკის კანონებთან. თუმცა, ეს კანონები ვრცელდება რეალურ გაზებზე. ახლა ღირს იმის გაგება, თუ რა არის იდეალური გაზი და იზოპროცესი. დავიწყოთ.
იდეალური გაზი
იდეალური აირი არის რეალური აირის მათემატიკური მოდელი, რომელიც ვარაუდობს, რომ არ არსებობს ურთიერთქმედება გაზის ნაწილაკებს შორის. ამ ვარაუდიდანაქედან გამომდინარეობს, რომ ნაწილაკები კონტაქტშია მხოლოდ იმ ჭურჭელთან, რომელშიც ნივთიერება მდებარეობს და ასევე, რომ ამ ნივთიერების ნაწილაკების მასა იმდენად მცირეა, რომ მისი განხილვისგან სრულიად გამორიცხვაა შესაძლებელი.
იზოპროცესები
კითხვაზე, თუ რა არის იზოპროცესი, უნდა მივმართოთ თერმოდინამიკას (ფიზიკის ერთ-ერთი დარგი). გაზის (იდეალური გაზის) მდგომარეობის აღსაწერად ძირითადი პარამეტრებია წნევა, ტემპერატურა და მოცულობა.
ასე რომ, იზოპროცესები არის აირებში მიმდინარე პროცესები, იმ პირობით, რომ ამ სამი პარამეტრიდან ერთი დროთა განმავლობაში უცვლელი რჩება. იზოთერმული პროცესების დროს ტემპერატურა არ იცვლება, იზობარულ პროცესებში წნევა არ იცვლება, იზოქორიულ პროცესებში კი მოცულობა არ იცვლება.
მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება
გაზის კანონების განხილვამდე აუცილებელია ვიცოდეთ რა არის მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება და როგორ უკავშირდება ეს განტოლება გაზებსა და მათ კანონებს. ყველა ერთი და იგივე ინდიკატორის ერთმანეთზე დამოკიდებულების აღსაწერად - დამატებულია წნევა, მოცულობა, ტემპერატურა, უნივერსალური აირის მუდმივი და მოცულობა (მოლარი).
განტოლებას აქვს შემდეგი ფორმა: pV=RT.
R - უნივერსალური გაზის მუდმივი, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ის თავად, ან შეგიძლიათ გამოიყენოთ უკვე ცნობილი მნიშვნელობა - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
ამგვარად, მოლური მოცულობა არის მოცულობის თანაფარდობა ნივთიერების რაოდენობასთან (მოლებში), ხოლო ნივთიერების რაოდენობა, თავის მხრივ, არის მასის თანაფარდობა მოლარულ მასასთან.
განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირადგზა: pV=(მ / მ)RT.
გაზების რა კანონები არსებობს ფიზიკაში
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, იზოპროცესები განიხილება ფიზიკაში. არსებობს სამი ძირითადი სიდიდის (მოცულობა, წნევა, ტემპერატურა) ერთმანეთზე დამოკიდებულების ფორმულები. გაზის კანონები ფიზიკაში:
- ბოილ-მარიოტის კანონი, რომელიც გამოიყენება იზოთერმული პროცესის შემთხვევაში: გაზის წნევისა და მოცულობის პროდუქტი დროთა განმავლობაში უცვლელი რჩება. მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლების საფუძველზე - pV=(m / M)RT=const, ამ კანონით ნათქვამია, რომ წნევის და მოცულობის გამრავლების შედეგი იქნება მუდმივი, იმ პირობით, რომ გაზის ტემპერატურა და მისი მასა უცვლელი დარჩეს.
- გეი-ლუსაკის კანონი, რომელიც ეხება იზობარულ პროცესებს. ამ შემთხვევაში მოცულობის და ტემპერატურის თანაფარდობა უცვლელი რჩება: V/T=const. გეი-ლუსაკის კანონი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: თუ გაზის წნევა და მასა დროთა განმავლობაში უცვლელი რჩება, მაშინ მოცულობის კოეფიციენტი გაყოფილი ტემპერატურაზე არის მუდმივი მნიშვნელობა.
- ჩარლზის კანონი - იზოქორული პროცესებისთვის. წნევის და ტემპერატურის თანაფარდობა არ იცვლება: p / T=const. ამ შემთხვევაში, გაზის წნევისა და ტემპერატურის შეფარდება მუდმივია, ხოლო წნევა და მასა უცვლელი რჩება.
გაზის კანონები: ქიმია
ამ კანონებს შორის:
- ავოგადროს კანონი. იგი ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად: სხვადასხვა გაზების თანაბარი მოცულობები შეიცავს მოლეკულების ერთსა და იმავე რაოდენობას, სხვა რამ თანაბარია (წნევა და ტემპერატურა). ამ კანონიდან გამომდინარეობს -ნორმალურ პირობებში (ნორმალური პირობებია წნევა 101,235 კპა და ტემპერატურა 273 კ), აბსოლუტურად ნებისმიერი გაზის მოცულობა, რომელსაც იკავებს 1 მოლი არის 22,4 ლიტრი.
- დალტონის კანონი: მოცულობები, რომლებიც იკავებს ერთმანეთთან რეაქციაში მყოფ გაზებს და რეაქციის დროს მიღებულ პროდუქტებს, პირველის მეორეზე გაყოფისას, მიიღება მცირე, მაგრამ ზუსტად მთელი რიცხვები, რომლებსაც კოეფიციენტები უწოდებენ.
- პარციალური წნევის კანონი: აირების ნარევის წნევის დასადგენად საჭიროა ნარევის გაზების მიერ შექმნილი ზეწოლების დამატება.
სხვადასხვა კანონები, რომლებიც ვრცელდება გაზებზე
შესაძლოა ბევრი ფიქრობს, რომ აირები ყველაზე მარტივი აგრეგატული მდგომარეობაა: ორივე ნაწილაკი შემთხვევით მოძრაობს და მათ შორის მანძილი მაქსიმალურია (განსაკუთრებით მყარ ნაწილებთან შედარებით), ხოლო იგივე ნაწილაკების მასა მცირეა. თუმცა, კანონები, რომლებიც გამოიყენება ასეთი ნივთიერებების მდგომარეობის აღსაწერად, ძალიან მრავალფეროვანია. ზემოთ ნათქვამიდან გამომდინარეობს, რომ არა მხოლოდ ფიზიკა ეხება გაზის კანონების საკითხის შესწავლას. უფრო მეტიც, როგორც ფიზიკაში, ასევე ქიმიაში არ არის ერთი ან ორი მათგანი. აქედან შეიძლება მივიდეთ დასკვნამდე, რომ ის, რაც მარტივი ჩანს, ყოველთვის ასე არ არის სინამდვილეში.
