Co je zákon o ideálním plynu?

Zákon o ideálním plynu je rovnicí používanou 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 tlakové časy objemu se rovnají počtu molů krát ideální plynové konstantní doby teploty. Zákon o ideálním plynu se obecně používá u systému SI jednotek, takže P je v Pascalech, V je v krychlových metrech, n je bezrozměrné a představuje počet molů, R je v joulech děleno kelvinů krát molů a T je v Kelviny. Zákon může být také dán jako PV = NkT, přičemž počet částic (N) nahrazuje počet molů a Boltzmannova konstanta nahrazuje ideální plynovou konstantu.

Jedním z důležitých prvků, kterým musí rozumět ti, kteří pracují s právem na ideální plyn, je to, že funguje pouze v idealizovaných teoretických situacích. Skutečné plyny v různé míře interagují navzájem a navzájem se sebou navzájem a tyto interakce snižují náhodnost pohybu částic plynu. Například při nízkých teplotách a vysokých tlacích atraktivní síly mezi plyny pravděpodobně významně změní způsob, jakým se tyto plyny chovají. Při dostatečně nízkých teplotách a vysokých tlacích se mnoho plynů dokonce stává kapalinami, ale zákon o ideálním plynu toto chování nezohledňuje.

Existuje několik použití pro zákon 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 ostatní vlastnosti. Je-li například znám tlak, počet molů a teplota, je možné vypočítat objem pomocí jednoduché algebry. V některých případech lze zákon o ideálním plynu použít v situacích skutečného života, ale pouze u plynů, jejichž chování se při určitých teplotních a tlakových podmínkách blíže řídí zákonem, a dokonce i to může být použito pouze jako aproximace.

Ideální zákon o plynech se obvykle vyučuje ve významných podrobnostech na středních a vysokých školách obecné chemie. Studenti používají zákon, aby se naučili základům výpočtů v chemii, a jsou často povinni provést několik jednotek konverzí před skutečným použitím rovnice. Zákon také ilustruje několik důležitých pojmů o chování plynů. Ukazuje například, že zvýšení tlaku plynného systému má tendenci odpovídat poklesu objemu a naopak. Je důležité porozumět prokázaným vztahům, i když nelze rovnici použít pro přesné výpočty skutečných plynných systémů.