가스는 물질의 기본 상태 중 하나입니다. 가스는 상당한 거리에 의해 분리되는 분자의 모음입니다. 이상적인 가스는 분자가 탄성 방식으로 충돌하는 가스입니다. 이 완벽한 가스에는 분자간 인력이 없습니다. 그러나 실제로 완벽한 가스와 같은 것은 없습니다.
이상적인 가스의 의미
이상적인 가스의 입자는 서로를 끌어들이거나 격퇴하지 않으며 공간을 차지하지도 않습니다 (입자에는 부피가 없습니다). 이상적인 가스의 거시적 특성은 이상적인 가스 법칙 (PV =NRT)과 관련이 있습니다. 가스는 완전히 완벽하지는 않지만 이상적인 가스 법칙은 많은 상황에서 실제 가스 거동에 대한 적절한 근사치를 제공합니다. 특정 압력 및 온도 조건 하에서 가스는 이상적으로 수행됩니다. 따라서 실온에서 이상적인 가스는 이러한 모든 가정으로 인해 액체를 형성하지 않습니다.
이상적인 가스의 특성
이상적인 가스에는 여러 특성이 있으며 실제 가스는 종종 이상적인 가스와 매우 유사하게 작동합니다. 다음은 이상적인 가스의 속성 중 일부입니다.
- 많은 수의 유사한 분자가 이상적인 가스를 구성합니다.
- 가스가 차지하는 부피와 비교하여 분자가 차지하는 부피는 중요하지 않습니다.
- 분자는 뉴턴의 운동 법칙에 순종하여 임의의 패턴으로 움직입니다.
- 분자는 충돌 할 때만 힘을 받는다. 충돌은 완전히 탄력적이며 1 초만 걸립니다.
- 주어진 온도에서 모든 가스의 평균 운동 에너지는 동일합니다.
- 더 가벼운 가스 분자는 무거운 분자보다 빠르게 이동합니다.
- 이상적인 가스의 질량은 방정식에서 무시할 수 있습니다. 이것은 이상적인 가스를 입자라고 불리우며 질량이 없습니다.
이상적인 가스의 특성
이상적인 가스의 중요한 특성은 다음과 같습니다.
- 그들은 작은 입자 인 분자와 원자로 구성되어 있습니다.
- 입자는 개별적으로 부피가 없지만 가스는 전체적으로 수행됩니다. 가스에 존재하는 입자의 부피가 매우 작다는 것을 의미합니다. 결과적으로 모든 입자에는 이제 약간의 부피가 있습니다. 그러나 그것이 얼마나 작은 지,이 상태는 모든 가스에 적용되는 것은 아닙니다.
- 가스 입자 사이의 매력의 힘은 중요하지 않은 것으로 생각됩니다. 매력의 힘은 약하지만 존재합니다. 결과적 으로이 요구 사항이 모든 가스에 적용되는 것은 아닙니다.
- 개별 가스 분자 충돌은 완전히 탄성 충돌로 설명됩니다. 우리는 또한 충돌이 완벽하게 비 탄력적이거나 동시에 탄력적이지 않다는 것을 알고 있습니다. 결과적 으로이 요구 사항이 모든 가스에 적용되는 것은 아닙니다.
- 가스 입자는 항상 임의의 패턴으로 움직입니다. 가스 입자가 움직일 때 확장되기 때문입니다. 이것은 모든 가스에 해당됩니다.
이상적인 가스 법칙
이상적인 가스가 행동하는 세 가지 법률이 있습니다. 이것들은 다음과 같습니다.
- Charles의 법칙 :압력이 일정하게 유지되면 Charles의 법칙은 일정량의 가스의 부피와 온도 (켈빈) 사이의 정확하게 비례 관계를 설명합니다. 따라서 찰스 법칙의 파생물은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
v∝ t
- Boyle의 법칙 :Boyle의 법칙에 따르면, 가스의 양은 일정한 온도 및 두더지 수에서 압력에 반비례합니다. 유도체는 다음과 같은 방식으로 표현 될 수 있습니다.
- Avogadro의 법칙 :일정한 압력과 온도에서 가스의 부피는 Avogadro의 법칙에 따라 두더지의 수에 직접 비례합니다. 유도체는 다음과 같은 방식으로 표현 될 수 있습니다.
v∝ n
따라서, 우리는 위에서 언급 한 이상적인 가스의 다른 법칙을 기반으로 이상적인 가스 법칙을 도출 할 수 있습니다. 다음과 같이 반복 할 수 있습니다.
여기서 r은 비례 상수를 나타냅니다.
따라서 우리는 이전 방정식을 재정렬하여 다음 답변을 도출합니다.
pv =nrt
따라서 R은 범용 가스 상수이며 모든 가스에 대해 동일합니다. 이상적인 가스 방정식은 위의 방정식에 대한 솔루션입니다. 결과적으로, N 몰의 가스는 일정한 압력과 온도에서 동일한 부피를 갖습니다.
해결 된 예
화학자는 15.0 ATM 압력의 가스, 25.0 L, 온도 300K로 가스가 있습니다. 표준 온도 및 압력에서 가스의 부피를 알아보십시오.
.표준 압력은 1.00 ATM이고 표준 온도는 0 OC (또는 273 K)입니다.
해결책 :
우리는 다음과 같은 가치를 받았습니다.
따라서 우리는 이러한 변수를 다음과 같이 이상적인 가스 법 방정식으로 대체 할 것입니다.
이제 양쪽을 표준 온도 273K로 곱하고 표준 압력 1.00 atm :
로 양쪽을 나누어 볼륨 V2를 찾을 수 있습니다.
결론
이상적인 가스는 여러 특성을 가지고 있으며 실제 가스는 종종 이상적인 가스와 매우 유사한 거동을 가지고 있습니다. 이상적인 가스가 행동하는 세 가지 법률이 있습니다 - Charles의 법, Boyle 's Law 및 Avogadro의 법칙
