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

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De ideale gaswet is PV \u003d nRT , waarbij P \u003d druk, V \u003d volume, n \u003d aantal mol gas, T is temperatuur en R is een evenredigheidsconstante, gewoonlijk 8.314. Met de vergelijking kun 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, de " aardgas 'dat u gebruikt om voedsel te koken. Deze stoffen hebben zeer vergelijkbare eigenschappen gemeen, inclusief hoe ze reageren op druk en hitte. Bij zeer lage temperaturen worden de meeste echte gassen echter vloeibaar. Ter vergelijking: een ideaal gas is eerder een nuttig abstract idee dan een echte substantie; een ideaal gas wordt bijvoorbeeld nooit vloeibaar en er is geen limiet aan de samendrukbaarheid. De meeste echte gassen zijn echter dicht genoeg bij een ideaal gas dat u met de Ideal Gas-wet kunt gebruiken om veel praktische problemen op te lossen.
Volume, temperatuur, druk en hoeveelheid

De Ideal Gas-wetvergelijkingen hebben druk en volume aan de ene kant van het is-gelijk-teken en hoeveelheid en temperatuur aan de andere. Dit betekent dat het product van de druk en het volume evenredig 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 de druk ook toenemen. Of, als u de druk constant houdt, moet het gas in een groter volume uitzetten.
Ideal Gas and Absolute Temperature

Om de Ideal Gas-wet correct te gebruiken, moet u absolute eenheden van temperatuur gebruiken. Graden Celsius en Fahrenheit werken niet omdat ze naar negatieve getallen kunnen gaan. Negatieve temperaturen in de Ideal Gas-wet geven u negatieve druk of volume, die niet kan bestaan. Gebruik in plaats daarvan de Kelvin-schaal, die begint bij absoluut nul. Als u met Engelse eenheden werkt en een Fahrenheit-gerelateerde schaal wilt, gebruikt u de Rankine-schaal, die ook begint bij absoluut nul.
Vergelijkingsformulier I

De eerste gemeenschappelijke vorm van de Ideale gasvergelijking is, PV \u003d nRT, waarbij P druk is, V volume is, n het aantal mol gas is, R een evenredigheidsconstante is, typisch 8,314, en T is temperatuur. Gebruik voor het metrische systeem pascal voor druk, kubieke meter voor volume en Kelvin voor temperatuur. Om één voorbeeld te nemen, 1 mol heliumgas bij 300 Kelvin (kamertemperatuur) staat onder 101 kilopascal druk (druk op zeeniveau). Hoeveel volume neemt het in beslag? Neem PV \u003d nRT en deel beide zijden door P, waarbij V aan de linkerkant blijft. De vergelijking wordt V \u003d nRT ÷ P. Eén mol (n) maal 8.314 (R) maal 300 Kelvin (T) gedeeld door 101.000 pascal (P) geeft 0,0247 kubieke meter volume, of 24,7 liter.
Vergelijkingsformulier II

In wetenschapsklassen is PV \u003d NkT een andere veel voorkomende vorm van Ideal Gas-vergelijking. De grote "N" is het aantal deeltjes (moleculen of atomen), en k is de constante van een Boltzmann, een getal waarmee u het aantal deeltjes in plaats van mol kunt gebruiken. Merk op dat je voor helium en andere edelgassen atomen gebruikt; gebruik moleculen voor alle andere gassen. Gebruik deze vergelijking op vrijwel dezelfde manier als de vorige. Een tank van 1 liter bevat bijvoorbeeld 10 23 stikstofmoleculen. Als u de temperatuur verlaagt tot een koeling van 200 Kelvin, wat is dan de druk van het gas in de tank? Neem PV \u003d NkT en deel beide kanten door V, waarbij P vanzelf achterblijft. De vergelijking wordt P \u003d NkT ÷ V. Vermenigvuldig 10 ^{23 moleculen (N) met de constante van Boltzmann (1,38 x 10 -23), vermenigvuldig met 200 Kelvin (T) en deel vervolgens met 0,001 kubieke meter (1 liter ) om de druk te krijgen: 276 kilopascal.}