De ideale gaswet is een wiskundige vergelijking die u kunt gebruiken om problemen met betrekking tot de temperatuur, het volume en de druk van gassen op te lossen. Hoewel de vergelijking een benadering is, is deze een zeer goede en is deze nuttig voor een breed scala van omstandigheden. Het maakt gebruik van twee nauw verwante formulieren die de hoeveelheid gas op verschillende manieren bepalen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De ideale gaswet is PV = nRT , waarbij P = druk, V = volume, n = aantal mol gas, T is temperatuur en R is een evenredigheidsconstante, gewoonlijk 8,314. De vergelijking laat je praktische problemen met gassen oplossen.

Echt versus ideaal gas

Je hebt te maken met gassen in het dagelijks leven, zoals de lucht die je inademt, het helium in een feestballon of methaan , het "aardgas" dat u gebruikt om voedsel te koken. Deze stoffen hebben zeer vergelijkbare eigenschappen gemeen, inclusief de manier waarop ze reageren op druk en hitte. Bij zeer lage temperaturen echter, worden de meeste echte gassen vloeibaar. Een ideaal gas is daarentegen eerder een nuttig abstract idee dan een echte substantie; bijvoorbeeld, een ideaal gas wordt nooit vloeibaar en er is geen limiet aan de samendrukbaarheid. De meeste echte gassen zijn echter voldoende in de buurt van een ideaal gas waarmee u de Ideale gaswet kunt gebruiken om veel praktische problemen op te lossen.

Volume, Temperatuur, Druk en Hoeveelheid

De ideale gaswetvergelijkingen hebben druk en volume aan de ene kant van het gelijkteken en de hoeveelheid en temperatuur aan de andere kant. Dit betekent dat het product van de druk en het volume proportioneel blijft met het product van de hoeveelheid en temperatuur. Als u bijvoorbeeld de temperatuur van een vaste hoeveelheid gas in een vast volume verhoogt, moet ook de druk toenemen. Of, als u de druk constant houdt, moet het gas uitzetten in een groter volume.

Ideale gas- en absolute temperatuur

Om de Ideale gaswet correct te gebruiken, moet u absolute temperatuureenheden gebruiken . Graden Celsius en Fahrenheit zullen niet werken omdat ze naar negatieve getallen kunnen gaan. Negatieve temperaturen in de Ideale gaswet geven u negatieve druk of volume, wat niet kan bestaan. Gebruik in plaats daarvan de Kelvin-schaal, die begint bij het absolute nulpunt. Als je met Engelse eenheden werkt en een Fahrenheit-gerelateerde schaal wilt, gebruik dan de Rankine-schaal, die ook begint bij het absolute nulpunt.

Vergelijkingsformulier I

De eerste algemene vorm van de ideale gasvergelijking is, PV = nRT, waarbij P druk is, V volume is, n het aantal mol gas is, R een evenredigheidsconstante is, typisch 8,314, en T temperatuur is. Gebruik voor het metrische systeem pascal voor druk, kubieke meter voor volume en Kelvin voor temperatuur. Om één voorbeeld te nemen, is 1 mol heliumgas bij 300 Kelvin (kamertemperatuur) onder 101 kilopascal van druk (druk op zeeniveau). Hoeveel volume bezet het? Neem PV = nRT en verdeel beide zijden door P, waarbij V aan de linkerkant links staat. De vergelijking wordt V = nRT ÷ P. Eén mol (n) keer 8.314 (R) keer 300 Kelvins (T) gedeeld door 101.000 Pascal (P) geeft 0,0247 kubieke meter volume, of 24,7 liter.

Vergelijking Vorm II

In wetenschapsklassen is een ander veelgebruikt ideaalgasvergelijkingsformulier dat u zult zien PV = NkT. De grote "N" is het aantal deeltjes (moleculen of atomen), en k is een Boltzmanns constante, een getal waarmee je het aantal deeltjes in plaats van mollen kunt gebruiken. Merk op dat je voor helium en andere edelgassen atomen gebruikt; gebruik voor alle andere gassen moleculen. Gebruik deze vergelijking op vrijwel dezelfde manier als de vorige. Een tank van 1 liter bevat bijvoorbeeld 10 <23> moleculen stikstof. Als u de temperatuur verlaagt tot een bot-koelende 200 Kelvin, wat is dan de druk van het gas in de tank? Neem PV = NkT en verdeel beide zijden door V, waarbij P vanzelf overblijft. De vergelijking wordt P = NkT ÷ V. Vermenigvuldig 10 ^{23 moleculen (N) door Boltzmann's constante (1,38 x 10 -23), vermenigvuldig met 200 Kelvins (T) en deel dan door 0,001 kubieke meter (1 liter) ) om de druk te krijgen: 276 kilopascals.}