Jaký je zákon o ideálním plynu?

Zákon o ideálním plynu je rovnice používaná v chemii k popisu chování „ideálního plynu“, hypotetické plynné látky, která se pohybuje náhodně a neinteraguje s jinými plyny. Rovnice je formulována jako PV = NRT, což znamená, že objem tlaku se rovná počtu molů krát v ideální teplotě konstanty plynu. Zákon o ideálním plynu se obecně používá se systémem SI jednotek, takže P je v Pascals, V je v metrech krychlových, n je bez rozměru a představuje počet molů, r je v joulech děleno Kelvins krát moly a T je v Kelvins. Zákon může být také podáván jako PV = NKT, s počtem částic (n) nahrazujících počet molů a Boltzmannova konstanta nahrazující ideální plynovou konstantu.

Jedním důležitým prvkem, kterému musí pochopit, že lidé pracující s ideálním zákonem o plynu, je to, že funguje pouze v idealizovaných teoretických situacích. Skutečné plyny do interagují mezi sebou a se sebou samými do různých stupňů a tyto interakce snižují náhodnéNess o pohybu plynových částic. Například při nízkých teplotách a vysokých tlacích je pravděpodobné, že atraktivní síly mezi plyny významně změní způsob, jakým se plyny chovají. Při dostatečně nízkých teplotách a vysokých tlacích se mnoho plynů dokonce stává kapalinami, ale zákon o ideálním plynu toto chování nezohledňuje.

Existuje celá řada využití zákona o ideálním plynu, ale téměř vždy zahrnují teoretické situace. Jeden může použít zákon o ideálním plynu k určení kterékoli z neznámých vlastností ideálního plynu za předpokladu, že člověk zná zbytek vlastností. Pokud je například známý tlak, počet molů a teploty, je možné vypočítat objem, i když jednoduchá algebra. V některých případech lze zákon o ideálním plynu použít v situacích v reálném životě, ale pouze u plynů, jejichž chování úzce dodržuje zákon za určitých podmínek teploty a tlaku aI tehdy to lze použít pouze jako aproximace.

Zákon o ideálním plynu se obvykle učí ve středních školách a vysokoškolských třídách chemie. Studenti používají zákon k tomu, aby se naučili základy výpočtu v chemii a jsou často povinni provádět několik jednotných konverzí před skutečně použitím rovnice. Zákon také ilustruje několik důležitých pojmů o chování plynů. Například ukazuje, že zvýšení tlaku plynného systému má tendenci odpovídat snížení objemu a naopak. Je důležité pochopit prokázané vztahy, i když rovnici nelze použít pro přesné výpočty o skutečných plynných systémech.