VI.2. Ecuația de stare a gazului ideal. Legile gazelor ideale.

Legile gazelor ideale au fost descoperite experimental.

👀 Experiment: Legea gazelor și cum să respirăm

Cele trei legi ale gazelor ideale pot fi combinate într-o ecuație comună, care ilustrează interdependența celor trei parametrii de stare. Aceasta se numește ecuația de stare.

Ecuația de stare (numită Clapeyron - Mendeleev) descrie dependența dintre parametrii de stare ai unui gaz ideal:

p ∙ V = ν ∙ R ∙ T

unde:
p = presiunea gazului ideal
V = volumul gazului ideal
ν = numărul de moli ai gazului ideal
T = temperatura gazului ideal
R = constanta universală a gazelor = 8,21∙ 10^-2 L ∙ atm /mol ∙ K (când presiunea este în atm)

🔦 Observație

Constanta universală a gazelor are diferite valori pentru unitățile folosite la presiune în ecuația de stare. Temperatura se exprimă în Kelvin (K), iar volumul în litri (L).

🔓 Probleme rezolvate

1. Gazul rămas într-un tub de spray folosit are temperatura de 20 °C și presiunea de 1 atm. Care va fi presiunea gazului din tub dacă temperatura lui crește la 40 °C ?

Rezolvare:

Notăm datele problemei:
T₁ = 20 + 273 = 293 K
p₁ = 1 atm
T₂ = 40 + 273 = 313 K
p₂ = ?

_Cum volumul tubului este constant (fenomen izocor: V = const. și ν = const.), variația presiunii cu temperatura este dată de legea lui Charles:

🔥 Atenție! Nu aruncați în foc tuburile de spray folosite întrucât odată cu creșterea temperaturii presiunea va crește foarte mult iar acestea vor exploda.

2. Un tub de oxigen de 50 L are presiunea de 196 atm și temperatura de 20 °C. Câți moli de oxigen conține tubul?

Rezolvare:

Notăm datele problemei:
V = 50 L
p = 196 atm
T = 20 +273 = 293 K
R = 8,21∙ 10^-2 L ∙ atm /mol ∙ K
ν = ? moli

Aplicăm ecuația de stare (numită Clapeyron - Mendeleev), care descrie dependența dintre parametrii de stare ai unui gaz ideal:
p ∙ V = ν ∙ R ∙ T

Aflăm numărul de moli de oxigen:

3. Un tub de oxigen de 50 L are presiunea de 196 atm la temperatura de 20 °C. Ce presiune are oxigenul din tub la temperatura de 100 °C ?

Rezolvare:

Notăm datele problemei:
T₁ = 20 + 273 = 293 K
p₁ = 196 atm
T₂ = 100 + 273 = 373 K
p₂ = ?

Cum volumul tubului este constant (fenomen izocor: V = const. și ν = const.), variația presiunii cu temperatura este dată de legea lui Charles:

Iată de ce tuburile de oxigen se păstrează la temperaturi sub 50°C, în locuri bine ventilate, departe de substanţe combustibile.

🔥 Atenție! Pericol de aprindere în contact cu substanţe inflamabile. Fumatul şi focul deschis sunt interzise în camera cu tuburile de oxigen.