理想気体モデルと実在気体の挙動パターンガス

理想気体モデル。理想気体方程式。理想気体方程式の導出。理想気体に関する計算。

固体、液体、気体の性質の違いを理解しましょう。これら 3 つは物質の交換可能な状態です。固体。固体とは、すべての原子が互いにしっかりと結合しているために固定された形状を持つ物質の状態です。原子は自由に動きません。形状が固定されているため、体積も固定されています。固体の粒子間の分子間力が最大になります。したがって、固体の粒子間の分子間空間は最小になります。

固体の粒子間の距離は小さい。これは、粒子が互いに密集して近くに配置されているためです。これらの密に詰まった分子間空間粒子が固体に高い密度を与えます。固体中の原子は強い結合によって結合しています。これが固体が圧縮できない理由です。圧縮率とは何かご存知ですか？。圧縮率とは、圧力がかかったときに物質の特定の体積がどれだけ減少するかを測る指標です。固体に圧力をかけると、体積は本質的に変化しません。

例を見てみましょう。ここにレンガが見えます。一定の形状と一定の体積を持ちます。原子は一定の順序で配列されています。分子間に自由な空間がないので圧縮できません。レンガが高密度なのはそのためです。別の例を見てみましょう。砂も形と体積が決まっているため固体です。密度が高いです。圧力を加えても体積は減少しません。したがって圧縮できません。

液体。液体の粒子が密着しています。分子間空間は気体よりも小さいです。だからボリューム感があるんです。しかし、液体の粒子は自由に移動することができます。したがって、それらは明確な形を持っていません。液体が流れて容器の下部を満たし、容器の形を形成します。ただし、音量は変わりません。液体の粒子は、非常に簡単に移動して、互いにすべり合うことができます。したがって、それらはコンテナの占有する部分の形状をとります。液体の粒子は互いに近くに留まります。したがって、固体と比較すると、液体の体積の増加はわずかです。液体の密度と圧縮率についてどう思いますか?。

同じ質量の液体の体積は固体よりもわずかに大きくなります。これが、液体の密度が固体の状態よりもわずかに低くなる理由です。しかし、液体の密度は、対応する気体状態の密度よりもはるかに高くなります。粒子はランダムに配列されていますが、密に詰まっています。これにより、液体の密度は高くなりますが、固体よりもわずかに低くなります。圧縮性とは、圧力の上昇に伴う体積の変化です。したがって、圧力を加えると液体の体積は減少します。しかし、これはごく一部にしか起こりません。液体の粒子が詰まっていますが、少し緩いので、圧縮することができます。したがって、液体はわずかに圧縮可能です。

例1。水は一定の体積を持ちますが、形は決まっている液体です。グラスに入れるとグラスの形になります。ボトルに入れるとボトルの形状になります。密度が高いです。牛乳も圧縮可能ですが、体積の変化や減少は非常にわずかです。例2。血液も液体であり、形を持たず、血液が占める動脈の形状を持ちます。密度は1g/mと、どの芝よりも高い密度です圧縮も可能です。

ガス。気体は最大の分子間空間を持ちます。このため、明確な量はありません。粒子が密集していないため、自由に動きます。したがって、気体は明確な形状を持ちません。ガスはそれが入っている容器の形状をとります。ほとんどの場合、粒子間に引力は存在しません。これは、ガスが特定の形状や体積を保持するものが何もないことを意味します。

密度とは、特定の圧力と温度で単位体積を占める質量です。気体の密度は無視できるほど小さい。固体や液体の密度の1000倍低いです。したがって、ガスの密度は通常、非常に低くなります。ガスの体積の大部分はガス粒子間の大きな空間で構成されているため、ガスは非常に圧縮性が高いです。圧力を加えるとガスの体積は減少します。

例。ソーダを例に挙げてみましょう。炭酸飲料には炭酸ガスが含まれています。このガスはボトルの形もとり、液体ソーダがない場所にも容積があります。密度が低く、圧縮によりソーダボトル内に保持されます。 WiFi ケーブルにヘリウムガスが含まれていることをご存知ですか?。 WiFi ケーブル内のヘリウムガスは、それが占めるケーブルの形状と体積をとります。密度が最も低く、ケーブル内に圧縮された状態で存在します。

理想気体方程式。理想気体方程式は次のように定式化される PV=nRT。理想気体の法則とも呼ばれます。それは仮想の理想気体の方程式です。これは、さまざまな条件下での多くのガスの挙動の近似値を示します。それにもいくつか制限があります。これは、シャルルの法則やボイルの法則などの経験法則を組み合わせたものです。特定の条件下でのガスの説明に役立ちます。気体の体積と密度を調べるために適用されます。

この式は、化学反応式におけるモル量と体積の相互変換にも使用されます。理想気体とは、現実には存在しない仮想的な気体です。その目的は計算を簡素化することです。理想的な気体シナリオでは、気体分子または粒子は、それらの間の弾性衝突を伴い、あらゆる方向に自由に移動します。理想気体状態では、粒子が互いに衝突してもエネルギーは失われません。

現実には、そのような理想気体は存在しません。すべての実在気体は、十分に低い密度で理想気体の特性を実現しようとします。ガス分子は互いに非常に離れているため相互作用せず、密度が低い場合には有利です。したがって、理想気体仮説は実際の気体を理解するために使用されます。気体を研究したい場合、標準ガスが必要です。これを使用して、他のすべてのガスを比較し、それらの特性を研究します。水素、窒素、酸素、ヘリウム、またはその他のガスを研究したいとします。そのガスを 1 モル取り、容器に入れます。温度と圧力も維持しました。すると、低密度では、小さな測定値の差も消えます。

低密度では、実在気体は理想気体として振る舞い、理想気体の法則として知られる 1 つの普遍的な法則に従う傾向があることが証明されています。この法則は理想気体方程式と呼ばれる方程式によって表されます。 PV=nRT。ここで、P は圧力、V は理想気体の体積です。 n は理想気体のモル数を表します。 T は温度、R は気体定数です。 Rは固定値を持ちます 8.3144(48)JK⁻¹mol⁻¹。

理想気体の法則にはいくつかの制限があります。密度が低い場合にのみ適用されます。高密度では、実在気体は理想気体の法則から外れます。理想気体方程式では、n は特定の混合物中のガス粒子の総モル数を表します。一方、理想気体の状態方程式には、非常に一般的な単純な特性間の関係があります。気体の単純な状態方程式は理想気体の状態方程式として知られています。理想気体方程式から体積や圧力を計算できますか?。

例1。標準温度と圧力で 5 グラムの二酸化炭素が吸収するガスの体積はどれくらいでしょうか?。まず、理想気体の方程式を書き、それを変形して体積を決定します。 V=nRT/P。次に、ここに示すように計算します。例2。温度を求める別の例を見てみましょう。この場合、08 モルの酸素ガスは 2 気圧の 15 リットルを占めます。温度を決定するには、理想気体の方程式を変形してみましょう。 T = PV/nR

理想気体モデルと実在気体の挙動パターンガス

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理想気体モデル。 理想気体方程式。 理想気体方程式の導出。 理想気体に関する計算。

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