ความแตกต่างระหว่างค่าคงที่ของแก๊สสากลและค่าคงที่ของแก๊สลักษณะเฉพาะ

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญ – ค่าคงที่ของแก๊สสากลเทียบกับค่าคงที่ของแก๊สที่มีลักษณะเฉพาะ

ก๊าซเป็นหนึ่งในสามเฟสหลักที่สสารมีอยู่ได้ เป็นสภาวะที่บีบอัดได้มากที่สุดในสามสถานะของสสาร มีเพียง 11 องค์ประกอบจากองค์ประกอบอื่นที่มีอยู่เป็นก๊าซภายใต้สภาวะปกติ อย่างไรก็ตาม "กฎของแก๊สในอุดมคติ" ได้ให้สมการที่สามารถใช้อธิบายพฤติกรรมของแก๊สปกติได้ มีค่าคงที่ตามสัดส่วนซึ่งเรียกว่าค่าคงที่แก๊สสากล และเมื่อนำไปใช้กับแก๊สจริง ค่าคงที่นี้จะถูกใช้ในการดัดแปลง จากนั้นจะเรียกว่าค่าคงที่ของแก๊สที่มีลักษณะเฉพาะข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างค่าคงที่ของแก๊สสากลและค่าคงที่ของแก๊สเฉพาะคือ ค่าคงที่ของแก๊สสากลใช้ได้กับแก๊สในอุดมคติเท่านั้น ในขณะที่ค่าคงที่ของแก๊สเฉพาะตัวจะใช้ได้กับแก๊สจริง

ค่าคงที่ของแก๊สสากลคืออะไร

โมเลกุลของแก๊สสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระทั่วทั้งอวกาศเนื่องจากเป็นโมเลกุลที่เบามาก แรงระหว่างโมเลกุลของแก๊สจะอ่อนแอ แรงดึงดูดของ Van Der Waal อย่างไรก็ตาม เพื่ออธิบายพฤติกรรมของก๊าซ นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาทฤษฎีโดยใช้ก๊าซสมมุติฐานที่เรียกว่าก๊าซในอุดมคติ พวกเขายังได้รับกฎหมายเกี่ยวกับก๊าซในอุดมคตินี้ ซึ่งเรียกว่ากฎก๊าซในอุดมคติ

อันดับแรก เราต้องรู้ว่าแก๊สในอุดมคติหมายถึงอะไร เป็นก๊าซสมมติซึ่งจะแสดงคุณสมบัติดังต่อไปนี้หากเป็นก๊าซจริง นี่เป็นเพียงสมมติฐานเท่านั้น

ก๊าซในอุดมคติประกอบด้วยโมเลกุลของก๊าซขนาดเล็กจำนวนมาก
ปริมาตรของโมเลกุลก๊าซเหล่านั้นมีน้อยมาก
ไม่มีสิ่งดึงดูดระหว่างโมเลกุลของแก๊ส
การเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซเหล่านี้เป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การชนกันของโมเลกุลมีความยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์

เมื่อดูจากคุณสมบัติเหล่านี้แล้ว ก็เข้าใจได้ว่าไม่มีก๊าซใดในอุดมคติเลย

กฎหมายแก๊สในอุดมคติคืออะไร

กฎของแก๊สในอุดมคติระบุสถานะของก๊าซในอุดมคติและอธิบายด้วยสมการดังนี้

PV=nRT

P – แรงดันของก๊าซในอุดมคติ

V – ปริมาณก๊าซในอุดมคติ

n – จำนวนโมลของก๊าซในอุดมคติ (ปริมาณของสาร)

T – อุณหภูมิ

คำว่า R ในที่นี้คือค่าคงที่แก๊สสากล ค่าของ R สามารถคำนวณได้โดยพิจารณาจากอุณหภูมิและความดันมาตรฐาน คือ 0^{0C และความดัน 1atm ซึ่งจะให้ค่าคงที่แก๊สสากลเท่ากับ 0.082057 L/(K.mol).}

ค่าคงที่ของแก๊สคุณลักษณะคืออะไร

เมื่อใช้สมการก๊าซในอุดมคติสำหรับก๊าซปกติ สมการข้างต้นต้องมีการปรับเปลี่ยนเพราะไม่มีก๊าซจริงใดทำหน้าที่เป็นก๊าซในอุดมคติ ดังนั้นจึงใช้ค่าคงที่ของแก๊สเฉพาะแทนค่าคงที่ของแก๊สสากล คุณสมบัติของก๊าซจริงที่แตกต่างจากก๊าซในอุดมคติสามารถแสดงได้ดังนี้

ก๊าซจริงประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ที่แยกความแตกต่างได้เมื่อเทียบกับก๊าซในอุดมคติ
โมเลกุลก๊าซเหล่านี้มีปริมาตรที่แน่นอน
มีแรง Van Der Waal ที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุลของแก๊ส
การชนกันไม่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์

ดังนั้น กฎของแก๊สในอุดมคติจึงไม่สามารถใช้กับก๊าซจริงได้โดยตรง ดังนั้นจึงทำการปรับเปลี่ยนอย่างง่าย ค่าคงที่แก๊สสากลหารด้วยมวลโมลาร์ของแก๊สก่อนนำไปใช้ในสมการ สามารถแสดงได้ดังนี้

R_{เฉพาะ=R/M}

R_{เฉพาะ –ค่าคงที่ของก๊าซลักษณะเฉพาะ}

R – ค่าคงที่แก๊สสากล

M – มวลโมเลกุลของก๊าซ

สามารถใช้ได้แม้กับส่วนผสมของก๊าซ จากนั้น ค่าคงที่ R ควรหารด้วยมวลโมลาร์ของส่วนผสมของก๊าซ ค่าคงที่ก๊าซลักษณะเฉพาะนี้เรียกอีกอย่างว่าค่าคงที่ของก๊าซจำเพาะ เนื่องจากค่าของมันขึ้นอยู่กับก๊าซหรือส่วนผสมของก๊าซ

รูปที่ 01: ก๊าซในอุดมคติเทียบกับก๊าซจริง