10.10: خلاصه
- Page ID
- 216017
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)گازها فشار وارد می کنند که نیرو در واحد سطح است. فشار یک گاز ممکن است در واحد SI پاسکال یا کیلوپاسکال و همچنین در بسیاری از واحدهای دیگر از جمله تور، اتمسفر و بار بیان شود. فشار اتمسفر با استفاده از فشارسنج اندازه گیری می شود. سایر فشارهای گاز را می توان با استفاده از یکی از چندین نوع مانومتر اندازه گیری کرد.
رفتار گازها را میتوان با چندین قانون بر اساس مشاهدات تجربی خواص آنها توصیف کرد. فشار مقدار معینی از گاز با دمای مطلق آن نسبت مستقیم دارد، به شرطی که حجم تغییر نکند (قانون آمونتونها). حجم یک نمونه گاز معین با دمای مطلق آن در فشار ثابت نسبت مستقیم دارد (قانون چارلز). حجم یک مقدار معین گاز با فشار آن هنگامی که دما ثابت نگه داشته می شود متناسب است (قانون بویل). تحت شرایط یکسان دما و فشار، حجم مساوی از تمام گازها حاوی همان تعداد مولکول است (قانون آووگادرو).
معادلاتی که این قوانین را توصیف میکنند موارد خاصی از قانون گاز ایدهآل هستند، PV = nRt، که در آن P فشار گاز، V حجم آن، n تعداد مول گاز، T دمای کلوین آن، و R ثابت گاز ایدهآل (جهانی) است.
قانون گاز ایده آل می تواند برای استخراج تعدادی از معادلات مناسب مربوط به مقادیر اندازه گیری مستقیم به خواص مورد نظر برای مواد گازی و مخلوط استفاده شود. بازآرایی مناسب معادله گاز ایده آل ممکن است انجام شود تا امکان محاسبه چگالی گاز و جرم مولی فراهم شود. قانون فشار جزئی دالتون ممکن است برای ارتباط فشار گاز اندازه گیری شده برای مخلوط های گازی به ترکیبات آنها استفاده شود. قانون آووگادرو ممکن است در محاسبات استوکیومتری برای واکنش های شیمیایی شامل واکنش دهنده های گازی یا محصولات استفاده شود.
اتم ها و مولکول های گازی آزادانه و تصادفی در فضا حرکت می کنند. انتشار فرآیندی است که در آن اتم ها و مولکول های گازی از مناطقی با غلظت نسبتاً زیاد به مناطقی با غلظت نسبتاً کم منتقل می شوند. افیوژن فرایندی مشابه است که در آن گونههای گازی از یک ظرف به خلاء از طریق روزنههایی بسیار کوچک عبور میکنند. نرخ افیوژن گازها با ریشه های مربع چگالی آنها یا ریشه های مربع جرم اتم ها/مولکول های آنها نسبت معکوس دارد (قانون گراهام).
نظریه مولکولی جنبشی یک مدل ساده اما بسیار موثر است که به طور موثر رفتار گاز ایده آل را توضیح می دهد. این نظریه فرض می کند که گازها از مولکول های به طور گسترده ای جدا شده از حجم ناچیز تشکیل شده اند که در حرکت ثابت هستند، به طور الاستیک با یکدیگر و دیواره های ظرف خود با سرعت متوسط تعیین شده توسط دمای مطلق آنها برخورد می کنند. مولکول های منفرد یک گاز طیف وسیعی از سرعت ها را نشان می دهند، توزیع این سرعت ها به دمای گاز و جرم مولکول های آن بستگی دارد.
مولکول های گاز دارای حجم محدودی هستند و نیروهای جاذبه ای را برای یکدیگر تجربه می کنند. در نتیجه، رفتار گاز لزوما به خوبی توسط قانون گاز ایده آل توصیف نمی شود. در شرایط فشار کم و دمای بالا، این عوامل ناچیز هستند، معادله گاز ایده آل توصیف دقیقی از رفتار گاز است و گفته می شود که گاز رفتار ایده آل از خود نشان می دهد. با این حال، در دماهای پایین و فشارهای بالاتر، اصلاحات برای حجم مولکولی و جاذبه های مولکولی مورد نیاز است تا اندازه مولکولی محدود و نیروهای جاذبه را محاسبه کند. معادله واندروالس یک نسخه اصلاح شده از قانون گاز ایده آل است که می تواند برای محاسبه رفتار غیر ایده آل گازها در این شرایط استفاده شود.