Co je Avogadroův zákon?
Italský vědec Avogadro předpokládal, že v případě „ideálních plynů“, je-li tlak (P), objem (V) a teplota (T) dvou vzorků stejný, pak počet částic plynu v každém vzorku je rovněž stejný stejný. To platí bez ohledu na to, zda se plyn skládá z atomů nebo molekul. Vztah platí i v případě, že porovnávané vzorky obsahují různé plyny. Avogadroův zákon má sám o sobě omezenou hodnotu, ale pokud je spojen s Boyleovým zákonem, Charlesovým zákonem a Gay-Lussacovým zákonem, je odvozena důležitá rovnice ideálního plynu.
Pro dva různé plyny existují následující matematické vztahy: P 1 V 1 / T 1 = k 1 a P 2 V 2 / T 2 = k 2 . Avogadroova hypotéza, dnes známá pod názvem Avogadroův zákon, naznačuje, že pokud jsou levá strana výše uvedených výrazů stejná, je počet částic v obou případech stejný. Takže počet částic se rovná k krát nějaké jiné hodnotě závislé na konkrétním plynu. Tato další hodnota zahrnuje hmotnost částic; to znamená, že souvisí s jejich molekulovou hmotností. Avogadroův zákon umožňuje, aby tyto vlastnosti byly uvedeny do kompaktní matematické formy.
Manipulace s výše uvedeným vede k ideální plynové rovnici ve tvaru PV = nRT. Zde je "R" definována jako ideální plynová konstanta, zatímco "n" představuje počet molů nebo násobky molekulové hmotnosti (MW) plynu v gramech. Například 1,0 gram plynného vodíku - vzorec H2, MW = 2,0 - činí 0,5 mol. Pokud je hodnota P uvedena v atmosférách s V v litrech a T ve stupních Kelvin, pak R je vyjádřena v litrech atmosféry na mol mol stupně Kelvin. Ačkoli výraz PV = nRT je užitečný pro mnoho aplikací, v některých případech je odchylka značná.
Obtížnost spočívá v definici ideality; ukládá omezení, která v reálném světě nemohou existovat. Částice plynu nesmějí mít žádnou atraktivní ani odpuzující polaritu - to je další způsob, jak říci, že srážky mezi částicemi musí být elastické. Další nerealistický předpoklad je, že částice musí být body a jejich objemy, nula. Mnoho z těchto odchylek od ideality lze kompenzovat zahrnutím matematických termínů, které nesou fyzickou interpretaci. Jiné odchylky vyžadují virové termíny, které, bohužel, neodpovídají uspokojivě žádné fyzické vlastnosti; to nezavádí Avogadroův zákon do žádné disrepce.
Jednoduchá aktualizace zákona o ideálním plynu přidává dva parametry, „a“ a „b“. Přečte (P + (n 2 a / V 2 )) (V-nb) = nRT. Ačkoli „a“ musí být určeno experimentálně, týká se fyzikální vlastnosti interakce částic. Konstanta "b" se vztahuje také na fyzickou vlastnost a bere v úvahu vyloučený objem.
Zatímco fyzicky interpretovatelné modifikace jsou přitažlivé, použití virových expanzních termínů má jedinečné výhody. Jedním z nich je to, že mohou být použity k těsnému přizpůsobení skutečnosti, což v některých případech umožňuje vysvětlení chování tekutin. Avogadroův zákon, původně aplikovaný pouze na plynnou fázi, tak umožnil lepší pochopení alespoň jednoho kondenzovaného stavu hmoty.