Hvad er Avogadros lov?
Den italienske videnskabsmand Avogadro antagede, at i tilfælde af "ideelle gasser", hvis trykket (P), volumen (V) og temperaturen (T) for to prøver er det samme, er antallet af gaspartikler i hver prøve ligeledes det samme. Dette gælder uanset om gassen består af atomer eller molekyler. Forholdet gælder, selv om de sammenlignede prøver er af forskellige gasser. Alene er Avogadros lov af begrænset værdi, men hvis den kombineres med Boyle's lov, Charles 'lov og Gay-Lussac's lov, er den vigtige ideelle gasligning afledt.
For to forskellige gasser eksisterer følgende matematiske sammenhænge: P 1 V 1 / T 1 = k 1 og P 2 V 2 / T 2 = k 2 . Avogadros hypotese, bedre kendt i dag som Avogadros lov, indikerer, at hvis venstre side af ovenstående udtryk er det samme, er antallet af partikler i begge tilfælde identisk. Så antallet af partikler er lig med k gange en anden værdi afhængig af den specifikke gas. Denne anden værdi inkorporerer partiklenes masse; det vil sige, det er relateret til deres molekylvægt. Avogadros lov gør det muligt at sætte disse egenskaber i kompakt matematisk form.
Manipulation af ovenstående fører til en ideel gasligning med formen PV = nRT. Her er "R" defineret som den ideelle gaskonstant, medens "n" repræsenterer antallet af mol eller multipla af molekylvægten (MW) af gassen i gram. For eksempel udgør 1,0 gram brintgas - formel H2, MW = 2,0 - 0,5 mol. Hvis værdien af P er angivet i atmosfærer med V i liter og T i grader Kelvin, udtrykkes R i liter-atmosfære pr. Mol-grad Kelvin. Selvom udtrykket PV = nRT er nyttigt til mange applikationer, er afvigelsen i nogle tilfælde betydelig.
Problemet ligger i definitionen af idealitet; det indfører begrænsninger, der ikke kan eksistere i den virkelige verden. Gaspartikler må ikke have nogen attraktive eller afvisende polariteter - dette er en anden måde at sige, at kollisioner mellem partikler skal være elastiske. En anden urealistisk antagelse er, at partikler skal være punkter og deres volumen, nul. Mange af disse afvigelser fra idealiteten kan kompenseres for ved optagelse af matematiske udtryk, der bærer en fysisk fortolkning. Andre afvigelser kræver virielle vilkår, som desværre ikke tilfredsstillende svarer til fysiske egenskaber; dette kaster ikke Avogadros lov i nogen uoverensstemmelse.
En enkel opgradering af den ideelle gaslov tilføjer to parametre, "a" og "b." Det lyder (P + (n 2 a / V 2 )) (V-nb) = nRT. Selvom "a" skal bestemmes eksperimentelt, vedrører det den fysiske egenskab ved partikelinteraktion. Den konstante "b" vedrører også en fysisk egenskab og tager hensyn til det ekskluderede volumen.
Mens fysisk fortolkelige ændringer er tiltalende, er der unikke fordele ved at bruge virale ekspansionsbetingelser. En af disse er, at de kan bruges til at matche tæt på virkeligheden, hvilket muliggør forklaring i nogle tilfælde af væskernes opførsel. Avogadros lov, oprindeligt kun anvendt på gasfasen, har således muliggjort en bedre forståelse af mindst en kondenseret stofstilstand.