Jakie jest prawo Avogadro?
Włoski naukowiec Avogadro wysunął hipotezę, że w przypadku „gazów doskonałych”, jeśli ciśnienie (P), objętość (V) i temperatura (T) dwóch próbek są takie same, to również liczba cząstek gazu w każdej próbce jest taka sama to samo. Dzieje się tak niezależnie od tego, czy gaz składa się z atomów, czy z cząsteczek. Zależność ta istnieje nawet wtedy, gdy porównywane próbki zawierają różne gazy. Samo prawo Avogadro ma ograniczoną wartość, ale w połączeniu z prawem Boyle'a, prawem Charlesa i prawem Gay-Lussaca powstaje ważne równanie gazu doskonałego.
Dla dwóch różnych gazów istnieją następujące zależności matematyczne: P 1 V 1 / T 1 = k 1 i P 2 V 2 / T 2 = k 2 . Hipoteza Avogadro, lepiej znana dziś jako prawo Avogadro, wskazuje, że jeśli lewe strony powyższych wyrażeń są takie same, liczba cząstek w obu przypadkach jest identyczna. Liczba cząstek jest więc równa k razy jakaś inna wartość zależna od konkretnego gazu. Ta inna wartość uwzględnia masę cząstek; to jest związane z ich masą cząsteczkową. Prawo Avogadro umożliwia nadanie tym cechom zwartej formy matematycznej.
Manipulacja powyższym prowadzi do idealnego równania gazu o postaci PV = nRT. Tutaj „R” definiuje się jako idealną stałą gazu, podczas gdy „n” oznacza liczbę moli lub wielokrotności masy cząsteczkowej (MW) gazu, w gramach. Na przykład 1,0 gram wodoru gazowego - wzór H2, MW = 2,0 - wynosi 0,5 mola. Jeśli wartość P jest podana w atmosferach z V w litrach, a T w stopniach Kelvina, wówczas R jest wyrażone w litrach atmosfery na stopień Kelvina. Chociaż wyrażenie PV = nRT jest przydatne w wielu zastosowaniach, w niektórych przypadkach odchylenie jest znaczne.
Trudność polega na zdefiniowaniu idealności; nakłada ograniczenia, które nie mogą istnieć w prawdziwym świecie. Cząsteczki gazu nie mogą mieć żadnych biegunów przyciągających ani odpychających - jest to inny sposób na stwierdzenie, że zderzenia między cząstkami muszą być elastyczne. Innym nierealnym założeniem jest, że cząstki muszą być punktami, a ich objętości zero. Wiele z tych odchyleń od idealności można zrekompensować poprzez włączenie terminów matematycznych, które zawierają interpretację fizyczną. Inne odchylenia wymagają terminów wirusowych, które niestety nie odpowiadają w zadowalający sposób żadnej własności fizycznej; nie narusza to prawa Avogadro.
Proste uaktualnienie prawa gazu doskonałego dodaje dwa parametry: „a” i „b”. Odczytuje (P + (n 2 a / V 2 )) (V-nb) = nRT. Chociaż „a” musi być określone eksperymentalnie, dotyczy ono fizycznej właściwości interakcji cząstek. Stała „b” odnosi się również do właściwości fizycznej i uwzględnia objętość wykluczoną.
Podczas gdy fizycznie interpretowalne modyfikacje są atrakcyjne, stosowanie wirusowych terminów ekspansji ma unikalne zalety. Jednym z nich jest to, że można ich używać do ścisłego dopasowania do rzeczywistości, umożliwiając w niektórych przypadkach wyjaśnienie zachowania się cieczy. Prawo Avogadro, pierwotnie stosowane tylko do fazy gazowej, umożliwiło zatem lepsze zrozumienie co najmniej jednego skondensowanego stanu materii.