De ideale gaswet
De Arctic Princess, een Noorse LNG-tanker.
Dit hebben we nodig
GROOTHEID - molaire massa
De molaire massa M van een stof is gedefinieerd als
In deze formule staat de massa (m) en de stofhoeveelheid (n).
EENHEID - kg/mol
De molaire massa geven we standaard weer in kilogram per mol (kg/mol).
Maar vaak gebruiken we ook de eenheid gram per mol (g/mol).
De ideale gaswet
We gaan opnieuw uit van de algemene gaswet. Voor een vaste hoeveelheid gas (n = constant) geldt:
Maar als we een dubbele hoeveelheid gas (n x 2) in hetzelfde volume V (V = constant) steken en we houden de temperatuur constant (T = constant), dan verdubbelt de druk (p x 2). Dat komt omdat de kinetische energie van de moleculen hetzelfde blijft (want T = constant) maar er zijn dan dubbel zoveel botsingen met de wand van het vat.
De constante in onze formule wordt dus 2 maal groter als de stofhoeveelheid (n) 2 maal groter wordt.
De constante is dus recht evenredig met de stofhoeveelheid (n).
SIMULATIE
We gebruiken de simulatie EIGENSCHAPPEN VAN GASSEN. Kies een vast volume en een constante temperatuur. Voeg met de pomp gasmoleculen toe en vind dat de druk wel degelijk recht evenredig is met de hoeveelheid deeltjes die je hebt toegevoegd.
Voor ELK ideaal gas geldt:
Of als we de evenredigheid wegwerken:
Deze constante is hetzelfde VOOR ELK GAS!
EXPERIMENT
We maken een schatting van de gemiddelde molaire massa van lucht (neem: 20% O2 en 80% N2).
We bepalen de massa van 1 dm³ lucht en berekenen hiermee hoeveel mol moleculen we hebben.
We lezen de luchtdruk in ons lokaal af.
We lezen de temperatuur in ons lokaal af.
We maken nu gebruik van onze metingen en berekeningen om de constante te bepalen die in de formule hierboven staat.
De constante in de formule hierboven geldt voor elk ideaal gas. Het is een NATUURKUNDIGE CONSTANTE.
Deze constante noemen we DE MOLAIRE GASCONSTANTE (R).
Nauwkeurige metingen leveren deze waarde op: R = 8,314 462 618... J mol-1 K-1 (BRON)
DE IDEALE GASWET
Vaak noteren we dit als:
De constante R is de MOLAIRE GASCONSTANTE en heeft deze waarde:
OEFENING
We hebben een brandblusser met 2 kg CO2 onder druk. Het intern volume van de brandblusser is 4 liter en de temperatuur is 20 °C. Hoe groot is de druk in de brandblusser?
(Dit is GEEN realistisch probleem want eigenlijk mag je de ideale gaswet hier NIET toepassen. Waarom niet?)
OEFENING
We hebben 3 mol CO2 op een temperatuur van 27 °C en bij een druk van 103 kPa. Hoe groot is de massadichtheid van dit gas?
