Prédire la pression du gaz en utilisant la loi des gaz parfaits

En physique, la vous pouvez utiliser loi des gaz parfaits à prédire la pression d'un gaz parfait si vous savez combien de gaz que vous avez, sa température, et le volume que vous avez enfermé dans.

Pour un gaz parfait (à volume constant), la pression est directement proportionnelle à la température.
Pour un gaz parfait (à volume constant), la pression est directement proportionnelle à la température.

Voici comment les divers facteurs influent sur la pression:

  • Température. Les expériences montrent que si vous gardez le volume constant et chauffer un gaz, la pression monte linéairement, comme vous le voyez dans la figure précédente. En d'autres termes, à un volume constant, où T est la température mesurée en kelvins et P est la pression, la pression est proportionnelle à la température:

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  • Volume. Si vous laissez le volume varie, vous trouverez également que la pression est inversement proportionnel au volume:

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    Par exemple, si le volume d'un gaz double (tandis que la température est maintenue constante), sa pression est réduite de moitié.

  • Moles. Lorsque le volume et la température d'un gaz parfait sont constants, la pression est proportionnelle au nombre de moles de gaz que vous avez - le double de la quantité de gaz, deux fois la pression. Si le nombre de moles est n, alors vous pouvez dire ce qui suit:

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    concerne la pression, le volume, le nombre de moles, et de la température:




    PV = nRT

L'unité de pression est le pascal et l'unité de volume est mètres3, et ils se combinent pour donner la Joule lorsque la quantité de gaz, n, est mesurée en moles et la température, T, est mesurée en kelvins, les unités de la constante universelle des gaz, R, sont joules / mole-kelvin

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Vous pouvez également exprimer la loi des gaz parfaits un peu différemment en utilisant le nombre total de molécules, N, et le nombre d'Avogadro, NUN:

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La constante R/NUN est aussi appelée La constante de Boltzmann, k, et il a une valeur de

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Grâce à cette constante, la loi des gaz parfaits devient

PV = NkT

Dites que vous mesurez un volume de 1 mètre cube rempli de 600 moles de l'hélium à la température ambiante, 27 degrés Celsius, ce qui est très proche d'un gaz parfait dans ces conditions. Quelle est la pression du gaz? L'utilisation de cette forme de la loi des gaz parfaits, PV = nRT, vous pouvez mettre P sur un côté en divisant par V. Maintenant brancher les chiffres, en vous assurant de convertir la température de kelvins:

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La pression exercée sur les parois du récipient est

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Remarquez les unités de pression ici - newtons par mètre carré. L'unité est utilisée si souvent qu'il a son propre nom dans le MKS (mètre-kilogramme-seconde) système: pascals, ou Pa.

Un Pascal égale 1 newton par mètre carré, ou

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La pression atmosphérique est

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qui est de 14.70 livres par pouce carré. La pression de 1 atmosphère est également donnée dans torr à l'occasion, et 1,0 atmosphère = 760 torr.

Dans cet exemple, vous avez une pression de

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qui est d'environ 15 atmosphères.


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