Prieš ieškant posakio „dujų įstatymas“reikšmės, būtina išsiaiškinti, kas yra dujos. Dujos – tai medžiagos, kurių dalelės erdvėje juda atsitiktinai. Šioms medžiagoms būdinga labai silpna tarpmolekulinė, tarpatominė ir tarpjoninė sąveika. Dujinė būsena taip pat vadinama dujomis, tai yra, viena iš keturių, be skystos, kietos ir plazminės, agreguotų medžiagų būsenų. Dujos turi savo dėsnius. Kas yra dujų įstatymas?
Apibrėžimas
Fizikiniu požiūriu dujų dėsniai yra dėsniai, paaiškinantys izoprocesus, vykstančius idealiose dujose. Įdomus faktas yra tai, kad chemijoje taip pat yra tam tikrų tokių medžiagų apibūdinimo modelių, kurie rezonuoja su fizikos dėsniais. Tačiau šie dėsniai taikomi tikroms dujoms. Dabar verta suprasti, kas yra idealios dujos ir izoprocesas. Pradėkime.
Idealios dujos
Idealios dujos yra matematinis tikrų dujų modelis, kuriame daroma prielaida, kad tarp dujų dalelių nėra sąveikos. Iš šios prielaidosiš to išplaukia, kad dalelės liečiasi tik su indu, kuriame yra medžiaga, ir kad šios medžiagos dalelių masė yra tokia maža, kad ją galima visiškai neįtraukti.
Izoprocesai
Norint atsakyti į klausimą, kas yra izoprocesas, reikia kreiptis į termodinamiką (vieną iš fizikos šakų). Norint apibūdinti dujų (idealiųjų dujų) būseną, pagrindiniai parametrai yra slėgis, temperatūra ir tūris.
Taigi, izoprocesai yra dujose vykstantys procesai, su sąlyga, kad vienas iš šių trijų parametrų laikui bėgant nesikeičia. Izoterminiuose procesuose temperatūra nekinta, izobariniuose – slėgis, o izochoriniuose – tūris nekinta.
Mendelejevo-Clapeyrono lygtis
Prieš aptariant dujų dėsnius, būtina žinoti, kas yra Mendelejevo-Clapeyrono lygtis ir kaip ši lygtis susijusi su dujomis ir jų dėsniais. Norėdami apibūdinti visų tų pačių rodiklių priklausomybę vienas nuo kito - slėgis, tūris, temperatūra, taip pat pridedama universali dujų konstanta ir tūris (molinis).
Lygtis turi tokią formą: pV=RT.
R - universali dujų konstanta, galite paskaičiuoti patys, arba galite naudoti jau žinomą reikšmę - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Taigi, molinis tūris yra tūrio ir medžiagos kiekio santykis (moliais), o medžiagos kiekis, savo ruožtu, yra masės ir molinės masės santykis.
Lygtį galima parašyti taipbūdas: pV=(m / M)RT.
Kokie dujų dėsniai egzistuoja fizikoje
Kaip minėta anksčiau, fizikoje nagrinėjami izoprocesai. Yra trijų pagrindinių dydžių (tūrio, slėgio, temperatūros) priklausomybės vienas nuo kito formulės. Dujų dėsniai fizikoje:
- Boyle-Mariotte dėsnis, taikomas izoterminio proceso atveju: slėgio ir dujų tūrio sandauga laikui bėgant išlieka nepakitusi. Remiantis Mendelejevo-Klapeirono lygtimi - pV=(m / M)RT=const, šis dėsnis teigia, kad slėgio ir tūrio dauginimo rezultatas bus pastovus, jei dujų temperatūra ir jų masė nesikeis.
- Gay-Lussac dėsnis, taikomas izobariniams procesams. Šiuo atveju tūrio ir temperatūros santykis išlieka nepakitęs: V / T=konst. Gay-Lussac dėsnį galima suformuluoti taip: jei dujų slėgis ir masė laikui bėgant nekinta, tai tūrio, padalytos iš temperatūros, koeficientas yra pastovi reikšmė.
- Karolio dėsnis – izochoriniams procesams. Slėgio ir temperatūros santykis nekinta: p / T=konst. Šiuo atveju dujų slėgio ir temperatūros santykis yra pastovus, o slėgis ir masė nesikeičia.
Dujų įstatymai: chemija
Tarp šių įstatymų:
- Avogadro dėsnis. Jis suformuluotas taip: vienoduose skirtingų dujų tūriuose yra tiek pat molekulių, o kiti dalykai yra vienodi (slėgis ir temperatūra). Iš šio įstatymo išplaukia,normaliomis sąlygomis (normalios sąlygos yra 101,235 kPa slėgis ir 273 K temperatūra) absoliučiai bet kokių dujų, kurias užima 1 molis, tūris yra 22,4 litro.
- D altono dėsnis: tūriai, kuriuos užima tarpusavyje reaguojančios dujos ir reakcijos metu gaunami produktai, padalijus pirmąjį iš antrojo, gaunami maži, bet tiksliai sveikieji skaičiai, kurie vadinami koeficientais.
- Dalinių slėgių dėsnis: norint nustatyti dujų mišinio slėgį, reikia pridėti mišinio dujų sukuriamus slėgius.
Įvairūs dujoms taikomi dėsniai
Turbūt daugelis mano, kad dujos yra paprasčiausia iš agreguotų būsenų: abi dalelės juda atsitiktinai, o atstumas tarp jų yra didžiausias (ypač lyginant su kietosiomis medžiagomis), o tų pačių dalelių masė yra maža. Tačiau dėsniai, taikomi apibūdinant tokių medžiagų būsenas, yra labai įvairūs. Iš to, kas pasakyta aukščiau, išplaukia, kad ne tik fizika nagrinėja dujų dėsnių klausimą. Be to, tiek fizikoje, tiek chemijoje jų yra ne vienas ir ne du. Iš to galima daryti išvadą, kad tai, kas atrodo paprasta, ne visada taip yra iš tikrųjų.
