Die Gasgesetze sind eine Reihe von physikalisch-chemischen Gesetzen, die das Verhalten von Gasen beschreiben, wenn sie sich in einem geschlossenen System befinden.
Diese Gesetze wurden im späten 18. Jahrhundert entwickelt und beziehen Druck, Temperatur und Volumen für ein bestimmtes Gas mathematisch in Beziehung.
Die Zustandsgleichung eines idealen Gases leitet sich aus der kinetischen Gastheorie ab, die das Verhalten der Teilchen eines Gases ( Atome und Moleküle) erklärt. Die bewegten Teilchen (kinetische Energie) kollidieren miteinander und mit den Behälterwänden und beeinflussen Druck, Temperatur und Volumen.
Die wichtigsten Gasgesetze sind:
1. Ideales Gasgesetz
Das ideale Gasgesetz ist eines der Gasgesetze und repräsentiert die Zustandsgleichung eines idealen Gases. Es ist eine gute Annäherung an das Verhalten einiger Gase unter bestimmten Bedingungen, obwohl es einige Einschränkungen hat.
Das ideale Gasgesetz kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:
P V = n R T
Woher,
P ist der Druck.
V ist das Volumen.
n ist die Stoffmenge oder die Molzahl.
R ist eine gasabhängige Konstante.
T ist die Temperatur.
2. Gesetz von Boyle-Mariotte
Das Boyle-Mariotte-Gesetz besagt, dass bei konstanter Temperatur das Volumen eines Gases umgekehrt proportional zum Druckanstieg ist.
Dieses Gesetz beschreibt das Druck-Volumen-Verhältnis eines Gases in einem isothermen Prozess, also ohne Temperaturänderung. Aus Sicht der modernen Physik ist das Gesetz eine Folge der Clapeyron-Mendeleev-Gleichung.
Robert Boyle hat dieses Gesetz 1662 experimentell etabliert. Edm Mariotte wiederum entdeckte es 1676 selbst wieder.
3. Gay-Lussac-Gesetz
Das Gesetz von Gay-Lussac besagt, dass bei konstantem Volumen der Druck einer bestimmten Gasmasse direkt proportional zu ihrer absoluten Temperatur ist. Das heißt, mit steigender Temperatur steigt der Druck, wenn das Volumen konstant bleibt.
P / T = konstant
Das Gesetz von Gay-Lussac wird auch als isochore Transformationsgesetz bezeichnet, da es bei konstantem Volumen durchgeführt wird. Es wurde 1787 vom französischen Physiker Jacques Charles entdeckt, aber erstmals 1802 von Louis Joseph Gay-Lussac ausgesprochen.
Jacques Charles zeigte, dass bei einer isochoren Umwandlung eines Gases die Beziehung zwischen seinem Druck und seiner Temperatur konstant bleibt.
Die molekulare Erklärung des Charles'schen Gesetzes besteht darin, dass durch die Erhöhung der Temperatur einer Gasmenge die durchschnittliche Geschwindigkeit ihrer Moleküle zunimmt. Die Moleküle treffen häufiger auf die Wände des Behälters und haben einen stärkeren Aufprall, wodurch der Druck der Gasmoleküle auf sie erhöht wird.
Auf dieser Seite verwenden wir das Gesetz von Gay-Lussac für die Beziehung zwischen Druck und Temperatur bei konstantem Volumen und das Charles-Gesetz für die Beziehung zwischen Volumen und Temperatur bei konstantem Druck.
4. Charles Law
Das Gesetz von Charles besagt, dass bei unverändertem Druck und Menge eines Gases das Verhältnis zwischen Volumen und Temperatur konstant bleibt und direkt proportional zueinander ist.
V / T = konstant
Manchmal wird der Name Gay-Lussac auch verwendet, um sich auf das Charlessche Gesetz zu beziehen, das die Temperatur und den Druck eines Gases bei konstantem Druck in Beziehung setzt. In Wirklichkeit verkündete Louis Joseph Gay-Lussac 1802 das Gesetz von Charles, während Jacques Charles es 15 Jahre zuvor, 1787, entdeckt hatte.
Bereits 1702 hatte Guillaume Amontons diesen Zusammenhang in Gasen vorweggenommen.
5. Das Gesetz von Avogadro
Das Gesetz von Avogadro besagt, dass Gase mit gleichem Volumen, gleicher Temperatur und gleichem Druck die gleiche Anzahl von Teilchen (oder Molekülen) enthalten. Die Anzahl der Moleküle in einem bestimmten Gasvolumen ist also unabhängig von der Größe oder Masse der Gasmoleküle.
Die Anzahl der Moleküle in einem Stoffmol ist die Avogadro-Zahl: ungefähr 6,022 · 10 23 Teilchen / Mol.
Folglich sind die Dichten der verschiedenen Gase bei gleichen Temperatur- und Druckbedingungen proportional zu ihren Molekulargewichten.
Dieses Gesetz ist nach Amedeo Avogadro benannt, der es 1811 aufgestellt hat.
6. Andere Gasgesetze
Grahams Gesetz. Dieses Gesetz besagt, dass die Diffusionsgeschwindigkeit von Gasmolekülen umgekehrt proportional zur Quadratwurzel ihrer Dichte ist.
Daltonsches Gesetz (Partialdruckgesetz) -
Henrys Gesetz.
