Inhoud
Een atmosfeer of atmosfeer is een eenheid van gasdruk. Eén atm is de atmosferische druk op zeeniveau, die in andere eenheden 14,7 pond per vierkante inch, 101325 Pascals, 1,01325 bar of 1013,25 millibar is. Met de Ideal Gas Law kunt u de druk van een gas in een container relateren aan het aantal mol gas, op voorwaarde dat u de temperatuur en het volume constant houdt. Volgens de Ideal Gas Law oefent 1 mol gas met een volume van 22,4 liter bij 273 graden Kelvin (0 graden Celsius of 32 graden Fahrenheit) een druk uit die gelijk is aan 1 ATM. Deze omstandigheden staan bekend als standaard temperatuur en druk (STP).
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Gebruik de ideale gaswet om de druk (P) van een gas in een container met een constante temperatuur (T) te relateren aan het aantal mol (n) gas.
P = (nRT) ÷ V, waar R de ideale gasconstante is.
De ideale gaswet
De ideale gaswet relateert gasdruk (P) en volume (V) aan het aantal mol gas (n) en de temperatuur (T) van het gas in graden Kelvin. In wiskundige vorm is deze relatie:
PV = nRT
R is een constante die bekend staat als de ideale gasconstante. Wanneer u de druk in atmosferen meet, is de waarde van R 0,082057 L atm mol-1K-1 of 8.3145 m3 Pa mol-1K-1 (waar staat voor liters).
Deze relatie is technisch alleen geldig voor een ideaal gas, dat een is die perfect elastische deeltjes heeft zonder ruimtelijke uitbreiding. Geen echt gas voldoet aan deze voorwaarden, maar bij STP komen de meeste gassen dichtbij genoeg om de relatie van toepassing te maken.
Druk relateren aan mol gas
U kunt herschikken naar de ideale gasvergelijking om de druk of het aantal mol aan één zijde van het is-gelijk-teken te isoleren. Het wordt een van beide P = (nRT) ÷ V of n = PV ÷ RT. Als u de temperatuur en het volume constant houdt, geven beide vergelijkingen u een directe evenredigheid:
P = C × n en n = (1 / C) × P, waarbij C = RT ÷ V.
Om C te berekenen, kunt u het volume in liters of kubieke meters meten, zolang u eraan denkt de waarde van R te gebruiken die compatibel is met uw keuze. Wanneer u de ideale gaswet gebruikt, moet u de temperatuur altijd uitdrukken in graden Kelvin. Converteren van graden Celsius door 273.15 toe te voegen. Om van Fahrenheit naar Kelvin om te rekenen, trekt u 32 af van de Fahrenheit-temperatuur, vermenigvuldigt u met 5/9 en voegt u 273,15 toe.
Voorbeeld
De druk van argongas in een 0,5 liter lamp is 3,2 ATM wanneer de lamp uit is en de kamertemperatuur 25 graden Celsius is. Hoeveel mol argon zit er in bol?
Begin met het berekenen van de constante C = RT ÷ V, waarbij R = 0,082 L atm mol-1K-1. Houd er rekening mee dat 25 graden Celsius = 298.15 K.
C = 48,9 atm mol-1.
Steek die waarde in de vergelijking n = (1 / C) × P.
Het aantal mol gas is: (1 / 48,9 atm mol-1 ) × 3,2 atm
= 0,065 mol.