Vad är Avogadros lag?

May 21

Den italienska vetenskapsmannen Avogadros hypotes att, i fallet med "ideala gaser," om trycket (P), volym (V) och temperatur (T) av två prover är samma, då är antalet bensinpartiklar i varje prov likaså samma. Detta är sant oavsett om gasen består av atomer eller molekyler. Förhållandet gäller även om proverna jämförs är av olika gaser. Ensam är Avogadros lag av begränsat värde, men om de kopplas till Boyles lag, Charles lag och Gay-Lussac lag, är den viktiga ideal gas ekvationen härleds.

För två olika gaser, finns följande matematiska samband: P 1 V 1 / T 1 = k 1 och P 2 V 2 / T 2 = k 2. Avogadros hypotes, mer känd idag som Avogadros lag, visar att om vänster sida av ovanstående uttryck är detsamma, är antalet partiklar i båda fallen identiska. Så antalet partiklar är lika med k gånger något annat värde beroende på den specifika gasen. Detta andra värde inkorporerar massan av partiklarna; det vill säga det är relaterat till deras molekylvikt. Avogadros lag gör dessa egenskaper som skall tas i kompakt matematisk form.

Manipulering av ovanstående leder till en ideal gas ekvation med formen PV = nRT. Här "R" definieras som den ideala gaskonstanten, medan "n" representerar antalet moler, eller multiplar av molekylvikt (MW) av gasen, i gram. Till exempel, 1,0 gram vätgas - formeln H 2, MW = 2.0 - uppgår till 0,5 mol. Om värdet på P ges i atmosfärer med V i liter och T i grader Kelvin, då R uttrycks i liter-atmosfärer-per-mole-graders Kelvin. Även om uttrycket PV = nRT är användbar för många tillämpningar, i vissa fall, är avvikelsen betydande.

Svårigheten ligger i definitionen av idea; det medför begränsningar som inte kan förekomma i den verkliga världen. Gas partiklar måste ha några attraktiva eller repellerande polaritet - detta är ett annat sätt att säga kollisioner mellan partiklar måste vara elastisk. En annan orealistiskt antagande är att partiklarna ska vara punkter och deras volymer, noll. Många av dessa avvikelser från idea kan kompenseras genom införandet av matematiska termer som bär en fysisk tolkning. Andra avvikelser kräver virial termer, som tyvärr inte lagom motsvarar någon fysisk egendom; detta inte kastade Avogadros lag i någon vanrykte.

En enkel uppgradering av den ideala gaslagen lägger två parametrar, "en" och "b". Den läser (P + (n 2 a / V 2)) (V-nb) = nRT. Fastän "a" måste bestämmas experimentellt, hänför den sig till den fysiska egenskapen av interaktion partikel. Konstanten "b" avser även en fysisk egenskap och tar hänsyn till uteslutna volymen.

Medan fysiskt tolkningsbara förändringar är tilltalande, det finns unika fördelar med att använda virial expansionsvillkor. En av dessa är att de kan användas för att bättre matcha verkligheten, vilket gör förklaring i vissa fall av beteende vätskor. Avogadros lag, ursprungligen tillämpas gasfas endast har därmed möjliggjort en bättre förståelse för minst en kondenserad tillstånd av materia.