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La loi du gaz combinée

La loi du gaz combinée

La loi sur les gaz combinés combine les trois lois sur les gaz: la loi de Boyle, la loi de Charles et la loi de Gay-Lussac. Il indique que le rapport entre le produit de la pression et du volume et la température absolue d'un gaz est égal à une constante. Lorsque la loi d'Avogadro est ajoutée à la loi des gaz combinés, il en résulte la loi des gaz idéale. Contrairement aux lois sur le gaz nommé, la loi sur le gaz combiné n'a pas de découvreur officiel. C'est simplement une combinaison des autres lois sur les gaz qui fonctionne lorsque tout, à l'exception de la température, de la pression et du volume, est maintenu constant.

Il existe quelques équations communes pour écrire la loi des gaz combinée. La loi classique établit une relation entre la loi de Boyle et la loi de Charles:

PV / T = k

où P = pression, V = volume, T = température absolue (Kelvin) et k = constant.

La constante k est une vraie constante si le nombre de moles de gaz ne change pas. Sinon, ça varie.

Une autre formule courante de la loi des gaz combinés concerne les conditions "avant et après" d'un gaz:

P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Exemple

Déterminez le volume d'un gaz à STP lorsque 2,00 litres sont collectés à 745,0 mm Hg et 25,0 degrés Celsius.

Pour résoudre le problème, vous devez d’abord identifier la formule à utiliser. Dans ce cas, la question concerne les conditions chez STP, vous savez donc que vous avez affaire à un problème "avant et après". Ensuite, vous devez comprendre STP. Si vous ne l'avez pas encore mémorisé (et vous devriez probablement le faire, car cela semble beaucoup), STP fait référence à "température et pression standard", soit 273 Kelvin et 760,0 mm Hg.

Comme la loi fonctionne avec une température absolue, vous devez convertir 25,0 degrés Celsius en degrés Kelvin. Cela vous donne 298 Kelvin.

À ce stade, vous pouvez intégrer les valeurs à la formule et résoudre l'inconnu. Une erreur courante que certaines personnes commettent lorsqu'elles se familiarisent avec ce type de problème est de confondre les chiffres qui vont ensemble. C'est une bonne pratique d'identifier les variables. Dans ce problème, ils sont:

P1 = 745,0 mm Hg
V1 = 2,00 L
T1 = 298 K
P2 = 760,0 mm Hg
V2 = x (l'inconnu que vous résolvez)
T2 = 273 K

Ensuite, prenez la formule et configurez-la pour résoudre l'inconnu "x", qui dans ce problème est V2:

P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Multiplication croisée pour effacer les fractions:

P1V1T2 = P2V2T1

Diviser pour isoler V2:

V2 = (P1V1T2) / (P2T1)

Branchez les nombres et résolvez pour V2:

V2 = (745,0 mm Hg · 2,00 L · 273 K) / (760 mm Hg · 298 K)
V2 = 1,796 L

Indiquez le résultat en utilisant le nombre correct de chiffres significatifs:

V2 = 1,80 L

Applications

La loi des gaz combinés a des applications pratiques pour le traitement de gaz à des températures et pressions ordinaires. Comme d'autres lois sur les gaz basées sur un comportement idéal, il devient moins précis à des températures et pressions élevées. La loi est utilisée en thermodynamique et en mécanique des fluides. Par exemple, il peut être utilisé pour calculer la pression, le volume ou la température du gaz dans les nuages ​​afin de prévoir les conditions météorologiques.