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, het aantal gasdeeltjes in elk monster evenzo is hetzelfde. Dit geldt ongeacht of het gas uit atomen of moleculen bestaat. De relatie bestaat zelfs als de vergeleken monsters van verschillende gassen zijn. Alleen, de wet van Avogadro is van beperkte waarde, maar indien gekoppeld aan de wet van Boyle, de wet van Charles en de wet van Gay-Lussac, wordt de belangrijke ideale gasvergelijking afgeleid.
Voor twee verschillende gassen bestaan de volgende wiskundige relaties: P 1 V 1 / T 1 = k 1 en P 2 V 2 / T 2 = k 2 . Avogadro's hypothese, tegenwoordig beter bekend als de wet van Avogadro, geeft aan dat als de linkerkant van de bovenstaande uitdrukkingen hetzelfde is, het aantal deeltjes in beide instanties identiek is. Het aantal deeltjes is dus gelijk aan k maal een andere waarde afhankelijk van 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 deze kenmerken in een compacte wiskundige vorm te brengen.
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 H2, 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 mol-graad Kelvin. Hoewel de uitdrukking PV = nRT nuttig is voor veel toepassingen, is de afwijking in sommige gevallen aanzienlijk.
De moeilijkheid ligt in de definitie van idealiteit; het legt beperkingen op die in de echte wereld niet kunnen bestaan. Gasdeeltjes mogen geen aantrekkelijke of afstotende polariteiten hebben - 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 wiskundige termen op te nemen die een fysieke interpretatie hebben. Andere afwijkingen vereisen virale termen, die helaas niet bevredigend overeenkomen met enige fysieke eigenschap; dit werpt de wet van Avogadro niet in enige geschil.
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, zijn er unieke voordelen aan het gebruik van voorwaarden voor virale uitbreiding. Een daarvan is dat ze kunnen worden gebruikt om de realiteit nauw te matchen, waardoor in sommige gevallen het gedrag van vloeistoffen kan worden uitgelegd. De wet van Avogadro, oorspronkelijk alleen van toepassing op de gasfase, heeft aldus een beter begrip mogelijk gemaakt van ten minste één gecondenseerde toestand van materie.