Allmänna Gaslagen

Jämför Beräkningar

Nedladdningar

Inkluderar dina indata och resultat för denna beräkning, plus eventuella ytterligare beräkningar du har jämfört.

Lösa PV = nRT för Valfri Variabel

Allmänna gaslagen relaterar en gas tryck, volym, mängd och temperatur i en enda ekvation: PV = nRT. Ange tre av tryck, volym, mol och temperatur, så löser denna kalkylator för det fjärde.

Detta samband är en av de grundläggande ekvationerna inom kemi och fysik, som kombinerar Boyles lag (tryck och volym), Charles lag (volym och temperatur) och Avogadros lag (volym och mängd) till en formel som fungerar oavsett vilken av dessa variabler som hålls konstant eller ändras.

Formeln

PV = nRT

Där $P$ är tryck (atmosfärer), $V$ är volym (liter), $n$ är gasens mängd (mol), $T$ är absolut temperatur (kelvin), och $R$ är den allmänna gaskonstanten, 0,0821 L·atm/(mol·K) i dessa enheter. Temperaturen måste alltid vara i kelvin — Celsius eller Fahrenheit har båda en godtycklig nollpunkt, vilket skulle ge ekvationen ett felaktigt svar, inte bara annorlunda märkt.

Genomräknat Exempel

Vid standardtemperatur och -tryck (STP: 0 °C, eller 273,15 K, och 1 atm), vilken volym upptar exakt 1 mol av en ideal gas?

Omarrangering för volym: V = nRT/P.
Substitution: V = (1 × 0,0821 × 273,15) ÷ 1 ≈ 22,4 liter — den allmänt citerade “molvolymen” för en ideal gas vid STP.

Att fördubbla temperaturen (vid samma tryck och mängd) fördubblar volymen; att fördubbla trycket (vid samma temperatur och mängd) halverar volymen.

Faktorer Att Tänka På

De tre “specialfallen” av gaslagar är alla samma ekvation med en variabel hållen konstant. Boyles lag (konstant temperatur och mängd), Charles lag (konstant tryck och mängd), och Avogadros lag (konstant temperatur och tryck) beskriver var och en en förenklad del av PV = nRT — att känna igen vilka variabler som är fasta i ett givet problem gör det ofta lättare att resonera kring än den fullständiga fyravariabelekvationen.
Gaskonstanten R har olika numeriska värden beroende på vilka enheter du använder. Denna kalkylator använder R = 0,0821 L·atm/(mol·K), som matchar liter, atmosfärer och kelvin — att använda andra tryck- eller volymenheter (som pascal eller kubikmeter) kräver ett annat värde på R, så matcha alltid konstanten till det enhetssystem som faktiskt används.
Verkliga gaser avviker mest från idealt beteende vid högt tryck och låg temperatur. Under dessa förhållanden bryter antagandena bakom allmänna gaslagen (ingen molekylvolym, ingen intermolekylär attraktion) samman mest märkbart — Van der Waals-ekvationen är en vanlig förfining som korrigerar för dessa effekter när högre precision behövs.
Denna ekvation förutsätter en fast, oförändrad mängd gas om du inte löser direkt för mol. Om gas tillförs eller avlägsnas från ett system under en process behöver beräkningen följa den förändrade gasmängden (n) som sin egen variabel, inte behandla den som konstant genomgående.

Vanliga Misstag

Att ange temperatur i Celsius eller Fahrenheit i stället för kelvin. Eftersom dessa skalor har en godtycklig nollpunkt ger det att sätta in dem direkt i PV = nRT ett verkligt felaktigt svar, inte bara ett annorlunda märkt — omvandla alltid till kelvin först (lägg till 273,15 till Celsius).
Att blanda enheter som inte matchar gaskonstanten. R = 0,0821 L·atm/(mol·K) fungerar bara med liter, atmosfärer och kelvin — att ange volym i kubikmeter eller tryck i pascal utan att omvandla först, eller utan att byta till ett annat värde på R, ger ett felaktigt resultat.
Att glömma att en verklig gas inte är perfekt ideal. Ekvationen är en mycket god approximation under vanliga förhållanden, men kan märkbart överskatta noggrannheten vid högt tryck eller låg temperatur, där verklig molekylvolym och intermolekylär attraktion börjar spela roll.
Att behandla en föränderlig gasmängd som en fast konstant. Om mol gas läggs till eller tas bort mitt i en process behöver n spåras som sin egen föränderliga variabel, inte antas vara konstant under hela beräkningen.

Bra Att Veta

Behöver du veta hur mycket löst ämne som är löst i en lösning i stället för en gas egna egenskaper? Molaritet och Spädning Kalkylator hanterar i stället koncentration.
Arbetar du utifrån ett ämnes massa i stället för direkt utifrån dess mol? Molmassa Kalkylator omvandlar mellan de två.
Nyfiken på hur uppvärmning av en gas (eller vilket ämne som helst) relaterar till den involverade energin? Värmeenergi Kalkylator uppskattar energin som krävs för en given temperaturändring.

Källa: Allmänna gaslagen, tillståndsekvationen för en ideal gas.

Vanliga Frågor

Vad säger egentligen allmänna gaslagen?

PV = nRT relaterar en gas tryck (P), volym (V), mängd i mol (n) och absoluta temperatur (T), sammankopplade av gaskonstanten R. Att känna till tre av de fyra låter dig beräkna den fjärde.

Varför måste temperaturen vara i kelvin?

Allmänna gaslagen gäller endast på en absolut temperaturskala, där noll verkligen betyder noll molekylär rörelse. Både Celsius och Fahrenheit har en godtycklig nollpunkt, vilket skulle göra beräkningen fel, inte bara annorlunda märkt -- konvertera alltid till kelvin först (lägg till 273,15 till Celsius).

Hur exakt är allmänna gaslagen för en verklig gas?

Det är en mycket bra approximation för de flesta gaser vid vanliga temperaturer och tryck, men den antar att gaspartiklar inte har någon volym och ingen dragningskraft mellan varandra. Verkliga gaser avviker från detta vid mycket högt tryck eller mycket låg temperatur, där mer avancerade tillståndsekvationer behövs.