Wat is de ideale gaswet?

De ideale gaswet is een van de staatsvergelijkingen. Hoewel de wet het gedrag van een ideaal gas beschrijft, is de vergelijking onder veel omstandigheden van toepassing op echte gassen, dus het is een nuttige vergelijking om te leren gebruiken. De ideale gaswet kan worden uitgedrukt als:

PV = NkT

waar:
P = absolute druk in atmosferen
V = volume (meestal in liters)
n = aantal gasdeeltjes
k = constante van Boltzmann (1,38-10^-23 J-K^-1)
T = temperatuur in Kelvin

De ideale gaswet kan worden uitgedrukt in SI-eenheden waar de druk in pascal is, het volume is in kubieke meter, N wordt n en wordt uitgedrukt als mol, en k wordt vervangen door R, de gasconstante (8.314 J · K^-1· mol^-1):

PV = nRT

Ideale gassen versus echte gassen

De ideale gaswet is van toepassing op ideale gassen. Een ideaal gas bevat moleculen van een verwaarloosbare grootte die een gemiddelde molaire kinetische energie hebben die alleen afhankelijk is van de temperatuur. Intermoleculaire krachten en moleculaire grootte worden niet in aanmerking genomen door de Ideal Gas Law. De ideale gaswet is het best van toepassing op monoatomische gassen bij lage druk en hoge temperatuur. Lagere druk is het beste omdat dan de gemiddelde afstand tussen moleculen veel groter is dan de moleculaire grootte. Het verhogen van de temperatuur helpt vanwege de kinetische energie van de moleculen, waardoor het effect van intermoleculaire aantrekking minder significant wordt.

Afleiding van de ideale gaswet

Er zijn een aantal verschillende manieren om het ideaal als wet af te leiden. Een eenvoudige manier om de wet te begrijpen, is deze te zien als een combinatie van de wet van Avogadro en de wet op de gecombineerde gaswet. De gecombineerde gaswet kan worden uitgedrukt als:

PV / T = C

waarbij C een constante is die direct evenredig is met de hoeveelheid gas of het aantal mol gas, n. Dit is de wet van Avogadro:

C = NR

waarbij R de universele gasconstante of evenredigheidsfactor is. Het combineren van de wetten:

PV / T = nR
Beide zijden vermenigvuldigen met T levert:
PV = nRT

Ideale gaswet - uitgewerkte voorbeeldproblemen

Ideale versus niet-ideale gasproblemen
Ideale gaswet - constant volume
Ideale gaswet - partiële druk
Ideale gaswet - Mollen berekenen
Ideale gaswet - Oplossen van druk
Ideale gaswet - Oplossen voor temperatuur

Ideale gasvergelijking voor thermodynamische processen

Werkwijze (Constante)	Bekend Verhouding	P2	V2	T2
Isobaric (P)	V2/ V1 T2/ T1	P2= P1 P2= P1	V2= V1(V2/ V1) V2= V1(T2/ T1)	T2= T1(V2/ V1) T2= T1(T2/ T1)
isochore (V)	P2/ P1 T2/ T1	P2= P1(P2/ P1) P2= P1(T2/ T1)	V2= V1 V2= V1	T2= T1(P2/ P1) T2= T1(T2/ T1)
isotherme (T)	P2/ P1 V2/ V1	P2= P1(P2/ P1) P2= P1/ (V2/ V1)	V2= V1/ (P2/ P1) V2= V1(V2/ V1)	T2= T1 T2= T1
isoentropic omkeerbaar adiabatische (entropie)	P2/ P1 V2/ V1 T2/ T1	P2= P1(P2/ P1) P2= P1(V2/ V1)-γ P2= P1(T2/ T1)γ / (γ - 1)	V2= V1(P2/ P1)(-1 / γ) V2= V1(V2/ V1) V2= V1(T2/ T1)1 / (1 - γ)	T2= T1(P2/ P1)(1 - 1 / γ) T2= T1(V2/ V1)(1 - γ) T2= T1(T2/ T1)
polytropische (PVn)	P2/ P1 V2/ V1 T2/ T1	P2= P1(P2/ P1) P2= P1(V2/ V1)-n P2= P1(T2/ T1)n / (n - 1)	V2= V1(P2/ P1)(-1 / n) V2= V1(V2/ V1) V2= V1(T2/ T1)1 / (1 - n)	T2= T1(P2/ P1)(1 - 1 / n) T2= T1(V2/ V1)(1-n) T2= T1(T2/ T1)