Hva er Avogadros lov?
Den italienske forskeren Avogadro antok at når det gjelder "ideelle gasser", hvis trykket (P), volumet (V) og temperaturen (T) til to prøver er det samme, er antallet gasspartikler i hver prøve på samme måte det samme. Dette gjelder uansett om gassen består av atomer eller molekyler. Forholdet gjelder selv om prøvene som sammenlignes er av forskjellige gasser. Alene er Avogadros lov av begrenset verdi, men hvis den er kombinert med Boyles lov, Charles 'lov og Gay-Lussacs lov, er den viktige ideelle gassligningen avledet.
For to forskjellige gasser eksisterer følgende matematiske sammenhenger: P 1 V 1 / T 1 = k 1 og P 2 V 2 / T 2 = k 2 . Avogadros hypotese, bedre kjent i dag som Avogadros lov, indikerer at hvis venstre side av uttrykkene ovenfor er det samme, er antall partikler i begge tilfeller identisk. Så antall partikler tilsvarer k ganger en annen verdi avhengig av den spesifikke gassen. Denne andre verdien inkorporerer massen til partiklene; det vil si at det er relatert til deres molekylvekt. Avogadros lov gjør det mulig å sette disse egenskapene i kompakt matematisk form.
Manipulering av det ovennevnte fører til en ideell gassligning med formen PV = nRT. Her er "R" definert som den ideelle gasskonstanten, mens "n" representerer antall mol, eller multiplene av molekylvekten (MW) til gassen, i gram. For eksempel utgjør 1,0 gram hydrogengass - formel H2, MW = 2,0 - 0,5 mol. Hvis verdien av P er gitt i atmosfærer med V i liter og T i grader Kelvin, uttrykkes R i liter-atmosfære per mol-grad Kelvin. Selv om uttrykket PV = nRT er nyttig for mange applikasjoner, er avvik i noen tilfeller betydelig.
Vanskeligheten ligger i definisjonen av idealitet; den pålegger begrensninger som ikke kan eksistere i den virkelige verden. Gasspartikler må ikke ha attraktive eller frastøtende polariteter - dette er en annen måte å si at kollisjoner mellom partikler må være elastiske. En annen urealistisk antagelse er at partikler må være poeng og volumene deres, null. Mange av disse avvikene fra idealitet kan kompenseres for ved inkludering av matematiske begrep som har en fysisk tolkning. Andre avvik krever virielle vilkår, som dessverre ikke tilfredsstillende tilsvarer noen fysisk eiendom; dette kaster ikke Avogadros lov til noen uoverensstemmelse.
En enkel oppgradering av den ideelle gassloven legger til to parametere, "a" og "b." Den leser (P + (n 2 a / V 2 )) (V-nb) = nRT. Selv om "a" må bestemmes eksperimentelt, er det relatert til den fysiske egenskapen til partikkelinteraksjon. Den konstante "b" angår også en fysisk egenskap og tar hensyn til det ekskluderte volumet.
Mens fysisk tolkebare modifikasjoner er tiltalende, er det unike fordeler ved å bruke virale utvidelsesbetingelser. En av disse er at de kan brukes til å samsvare med virkeligheten, noe som tillater forklaring i noen tilfeller av væskens oppførsel. Avogadros lov, opprinnelig kun anvendt på gassfasen, har således muliggjort en bedre forståelse av minst en kondensert tilstand.