Wat is de wet van Avogadro?

De Italiaanse wetenschapper Avogadro veronderstelde dat, in het geval van "ideale gassen", als de druk (P), volume (V) en temperatuur (T) van twee monsters hetzelfde zijn, dan het aantal gasdeeltjes in elk monster ook hetzelfde is. Dit is waar, ongeacht of het gas bestaat uit atomen of uit moleculen. De relatie geldt zelfs als de vergeleken monsters van verschillende gassen zijn. Alleen, de wet van Avogadro is van beperkte waarde, maar in combinatie met de wet van Boyle, de wet van Charles en de wet van Gay-Lussac, is de belangrijke ideale gasvergelijking afgeleid.

Voor twee verschillende gassen, bestaan ​​de volgende wiskundige relaties: P ₁ V _{V /Sub>/Sub>/Sub>/Sub>/Sub>/Sub> 1 1} 1 1 P ₂ v ₂ /t ₂ = k ₂ . De hypothese van Avogadro, beter bekend als de wet van Avogadro, geeft aan dat als de linkerzijden van de bovenstaande uitdrukkingen hetzelfde zijn, het aantal deeltjes in beide gevallen identiek is. Dus het aantal deeltjes is gelijk aan k maal een andere waarde die afhankelijk isop het specifieke gas. Deze andere waarde neemt de massa van de deeltjes op; dat wil zeggen, het is gerelateerd aan hun molecuulgewicht. De wet van Avogadro maakt het mogelijk om deze kenmerken in compacte wiskundige vorm te plaatsen.

Manipulatie van het bovenstaande leidt tot een ideale gasvergelijking met de vorm PV = NRT. Hier wordt "R" gedefinieerd als de ideale gasconstante, terwijl "N" het aantal mol of veelvouden van het molecuulgewicht (MW) van het gas in gram vertegenwoordigt. Bijvoorbeeld, 1,0 gram waterstofgas - formule H ₂ , MW = 2,0 - bedraagt ​​0,5 mol. Als de waarde van P wordt gegeven in atmosferen met V in liters en t in graden kelvin, dan wordt r uitgedrukt in liter-atmosferen-per-mole-graad kelvin. Hoewel de uitdrukking pv = nrt nuttig is voor veel toepassingen, is in sommige gevallen de afwijking aanzienlijk.

De moeilijkheid ligt in de definitie van idealiteit; het legt beperkingen op die cAnnot bestaat in de echte wereld. Gasdeeltjes mogen geen aantrekkelijke of afstotelijke polariteiten bezitten - dit is een andere manier om te zeggen dat botsingen tussen deeltjes elastisch moeten zijn. Een andere onrealistische veronderstelling is dat deeltjes punten moeten zijn en hun volumes, nul. Veel van deze afwijkingen van idealiteit kunnen worden gecompenseerd door het opnemen van wiskundige termen die een fysieke interpretatie dragen. Andere afwijkingen vereisen viriale termen, die helaas niet bevredigend overeenkomen met fysieke eigenschappen; Dit werpt de wet van Avogadro niet in een diskrediet.

Een eenvoudige upgrade van de ideale gaswet voegt twee parameters toe, "A" en "b." Het leest (p+(n ² a/v ² )) (v-nb) = nrt. Hoewel "A" experimenteel moet worden bepaald, heeft dit betrekking op de fysieke eigenschap van deeltjesinteractie. De constante "B" heeft ook betrekking op een fysieke eigenschap en houdt rekening met het uitgesloten volume.

Hoewel fysiek interpreteerbare wijzigingen aantrekkelijk zijn, daarzijn unieke voordelen voor het gebruik van viriale expansietermen. Een daarvan is dat ze kunnen worden gebruikt om de realiteit nauwlettend te evenaren, waardoor uitleg in sommige gevallen van het gedrag van vloeistoffen mogelijk wordt. De wet van Avogadro, oorspronkelijk alleen op de gasfase van toepassing, heeft dus een beter begrip van ten minste één gecondenseerde toestand van materie mogelijk gemaakt.