Avogadro-laki-esimerkki-ongelma

Avogadro-kaasulaki toteaa tilavuus kaasun määrä on verrannollinen moolien lukumäärään kaasua läsnä, kun lämpötila ja paine pidetään vakiona. Tämä esimerkki-ongelma osoittaa, kuinka voidaan käyttää Avogadro-lakia kaasun määrän määrittämiseen, kun järjestelmään lisätään enemmän kaasua.

Ennen kuin voit ratkaista Avogadro-kaasulakiin liittyviä ongelmia, on tärkeää tarkistaa tämän lain yhtälö. Täällä on muutamia tapoja kirjoittaa kaasulaki, joka on matemaattinen suhde. Voidaan todeta:

k = V / n

Tässä k on suhteellisuusvakio, V on kaasun tilavuus ja n on kaasun moolimäärä. Avogadro-laki tarkoittaa myös, että ihanteellinen kaasuvakio on sama arvo kaikille kaasuille, joten:

vakio = p₁V₁/ T₁n₁ = P₂V₂/ T₂n₂
V₁/ n₁ = V₂/ n₂
V₁n₂ = V₂n₁

missä p on kaasun paine, V on tilavuus, T on lämpötila ja n on moolien lukumäärä.

6,0 1 näyte 25 ° C: ssa ja 2,00 atm: n paineessa sisältää 0,5 moolia kaasua. Jos lisätään vielä 0,25 moolia kaasua samassa paineessa ja lämpötilassa, mikä on kaasun lopullinen kokonaistilavuus?

Ilmaise ensin Avogadro-laki kaavalla:

V_minä/ n_minä = V_f/ n_f
missä
V_minä = alkuperäinen tilavuus
n_minä = moolien alkuperäinen lukumäärä
V_f = lopullinen tilavuus
n_f = moolien lopullinen lukumäärä

Tässä esimerkissä V_minä = 6,0 L ja n_minä = 0,5 moolia. Kun lisätään 0,25 moolia:

n_f = n_minä + 0,25 moolia
n_f = 0,5 moolia = 0,25 moolia
n_f = 0,75 moolia

Ainoa jäljellä oleva muuttuja on lopullinen tilavuus.

V_minä/ n_minä = V_f/ n_f

Ratkaise V: lle_f

V_f = V_minän_f/ n_minä
V_f = (6,0 L x 0,75 moolia) /0,5 moolia
V_f = 4,5 L / 0,5 V_f = 9 L

Tarkista, onko vastauksella järkeä. Odotat, että määrä lisääntyy, jos lisää kaasua. Onko lopullinen tilavuus suurempi kuin alkuperäinen tilavuus? Joo. Tämän tarkistuksen tekeminen on hyödyllistä, koska on helppo laittaa moolien alkuperäinen lukumäärä laskuriin ja lopullinen moolien lukumäärä nimittäjään. Jos näin olisi tapahtunut, lopullinen tilavuusvastaus olisi ollut pienempi kuin alkuperäinen tilavuus.

Siten kaasun lopullinen tilavuus on 9,0

• Toisin kuin Avogadro-numero, Avogadro-lain ehdotti itse asiassa Amedeo Avogadro. Vuonna 1811 hän hypoteesi, joka sisälsi kaksi ideaalikaasunäytettä, joilla oli sama tilavuus ja samalla paineella ja lämpötilassa sama määrä molekyylejä.
• Avogadro-lakia kutsutaan myös Avogadro-periaatteeksi tai Avogadro-hypoteesiksi.
• Kuten muutkin ihanteelliset kaasulait, Avogadro-laki vain lähentää todellisten kaasujen käyttäytymistä. Korkeassa lämpötilassa tai paineessa laki on epätarkka. Suhde toimii parhaiten kaasuissa, joita pidetään alhaisessa paineessa ja tavallisissa lämpötiloissa. Myös pienemmät kaasuhiukkaset - helium, vety ja typpi - tuottavat parempia tuloksia kuin suuret molekyylit, jotka ovat todennäköisemmin vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.
• Toinen matemaattinen suhde, jota on käytetty Avogadro-lain ilmaisemiseen, on:

V / n = k

Tässä V on tilavuus, n on kaasun moolien lukumäärä ja k on suhteellisuusvakio. On tärkeää huomata, että tämä tarkoittaa, että ihanteellinen kaasuvakio on sama kaikille kaasuille.