Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

10.6: Гіпотеза Авогадро та молярний об'єм

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19707

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Газові закони використовуються для визначення кількості повітря в акваланзі
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: Користувач: Mark.murphy/Wikimedia Commons; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diving_-_scubadiver.JPG(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

    Як аквалангісти знають, якщо у них закінчиться газ?

    Знаючи, скільки газу є для занурення має вирішальне значення для виживання дайвера. Резервуар на спині водолаза оснащений манометрами, щоб вказати, скільки газу присутній і який тиск. Базові знання поведінки газу дозволяють дайверу оцінити, як довго вони можуть залишатися під водою, не розвиваючи проблем.

    Гіпотеза Авогадро та молярний об'єм

    Обсяг - це третій спосіб вимірювання кількості речовини, після пункту підрахунку та маси. З рідинами і твердими речовинами обсяг сильно варіюється в залежності від щільності речовини. Це пов'язано з тим, що тверді та рідкі частинки упаковані близько один до одного з дуже невеликим простором між частинками. Однак гази значною мірою складаються з порожніх просторів між фактичними частинками газу (див. Малюнок нижче).

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Частинки газу дуже малі в порівнянні з великою кількістю порожнього простору між ними. (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    У 1811 році Амадео Авогадро пояснив, що обсяги всіх газів можна легко визначити. Гіпотеза Авогадро стверджує, що рівні обсяги всіх газів при однаковій температурі і тиску містять однакову кількість частинок. Оскільки загальний обсяг, який займає газ, складається насамперед з порожнього простору між частинками, фактичний розмір самих частинок майже незначний. Заданий обсяг газу з дрібними легкими частинками, такими як водень\(\left( \ce{H_2} \right)\), містить таку ж кількість частинок, як і той же обсяг важкого газу з великими частинками, такими як гексафторид сірки,\(\ce{SF_6}\).

    Гази стисливі, а це означає, що при впливі під високим тиском частинки змушуються ближче один до одного. Це зменшує кількість порожнього простору і зменшує обсяг газу. На обсяг газу також впливає температура. Коли газ нагрівається, його молекули рухаються швидше, а газ розширюється. Через зміну обсягу газу через зміни тиску та температури порівняння обсягів газу повинно проводитися при стандартній температурі та тиску. Стандартна температура і тиск (STP) визначається як\(0^\text{o} \text{C}\)\(\left( 273.15 \: \text{K} \right)\) і\(1 \: \text{atm}\) тиск. Молярний об'єм газу - це обсяг одного моля газу при STP. При СТП один моль (\( 6.02 \times 10^{23}\)представницькі частинки) будь-якого газу займає обсяг\(22.4 \: \text{L}\) (малюнок нижче).

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Моль будь-якого газу займає\(22.4 \: \text{L}\) при стандартній температурі і тиску (\(0^\text{o} \text{C}\)і\(1 \: \text{atm}\)). (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    На малюнку нижче показано, як можна побачити молярний об'єм при порівнянні різних газів. Зразки гелію\(\left( \ce{He} \right)\)\(\left( \ce{N_2} \right)\), азоту та метану\(\left( \ce{CH_4} \right)\) знаходяться на STP. Кожен містить 1 моль або\(6.02 \times 10^{23}\) частинки. Однак маса кожного газу різна і відповідає молярній масі цього газу:\(4.00 \: \text{g/mol}\) for\(\ce{He}\),\(28.0 \: \text{g/mol}\) for\(\ce{N_2}\), і\(16.0 \: \text{g/mol}\) for\(\ce{CH_4}\).

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Гіпотеза Авогадро стверджує, що рівні обсяги будь-якого газу при однаковій температурі і тиску містять однакову кількість частинок. При стандартній температурі і тиску займає 1 моль будь-якого газу\(22.4 \: \text{L}\). (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Резюме

    • Рівні обсяги газів при однакових умовах містять однакову кількість частинок.
    • Стандартна температура і тиск скорочено (STP).
    • Стандартна температура становить 0° C (273,15 K), а стандартний тиск - 1 атм.
    • При СТП один моль будь-якого газу займає обсяг 22,4 л

    Рецензія

    • Ємність заповнена газом, що ми знаємо про простір, який насправді займає газ?
    • Навіщо нам робити всі наші порівняння при однаковій температурі і тиску?
    • При стандартній температурі і тиску 1 моль газу завжди дорівнює скільки літрів?