Idealgas

Då ett ämne är i gasfas har partiklarna bara svaga växelverkningar och hög energi. Partiklarna rör sig fort och har långa avstånd. Eftersom avstånden är långa blir gasen lätt att stänga in i en behållare av valfri form. T.ex. bestämmer väggarna formen av rummet, inte luften i rummet.

Animationens beskrivning: Heliumatomer (i två dimensioner). Atomerna rör sig med olika hastighet, kolliderar och byter riktning. Rörelsen stannar ändå inte upp. När två atomer kolliderar byter de bara riktning och hastigheten ändrar på basen av kollisionen. För att göra det här tydligare är några av atomerna med röd färg i animationen. (Animation av A. Greg, Public domain, via Wikimedia Commons)

Volymen av gasen är i allmänhet mycket större än volymen av molekylerna. Detta gör avstånden mellan atomerna långa och minskar på växelverkningarna mellan atomerna. Då gasen håller på att kondenseras blir växelverkningarna mellan molekylerna större eftersom molekylerna kommer närmare varandra.

En idealgas

Vardagliga reaktioner sker vid relativt lågt tryck och vid tillräckligt hög temperatur för att hålla gaspartiklarna långt från varandra. Då kan de antas följa samma lagar och olika gasers individuella egenskaper kan försummas. Detta betyder att vi kan anta att helium, klorgas och propangas har exakt samma fysikaliska egenskaper.

Mer exakt antas att:

Gaspartiklarna rör sig slumpässigt med konstant medelhastighet. (Enskilda partiklars hastighet kan variera, men medeltalet för hastigheten är samma.)
Partiklarnas storlek försummas eftersom medelavståndet mellan dem är mycket större än en enskild partikels diameter.
Partiklarna växelverkar inte. Kollisionerna är elastiska.
Mellan kollisioner påverkas partiklarna inte av olika krafter.
Mekanikens lagar gäller.

För beräkningar med gaser används oftast gasernas allmänna tillståndsekvation. Då den används antar man automatiskt att gaserna beter sig som idealgaser.

pV = nRT

Idealgaslagen kombinerar andra lagar om gasers egenskaper

Gaser undersöktes mycket under 1600-1800-talen och flera olika gaslagar bildades på basen av experimenten som gjordes då. Den allmänna tillståndsekvationen för idealgaser har formats år 1834 som en kombination av följande lagar. Alla dessa går fortfarande lika bra att lösa uppgifter med ifall substansmängden och något av följande förblir konstant: tryck, temperatur, volym.

Charles lag

Vid konstant tryck: Uppvärmning ökar på volymen.

T.ex. Då en ballong värms upp blir den större.

V = konstant · T

⟹ Ifall temperaturen fördubblas, fördubblas också volymen.

(Då tryck och substansmängd är konstanta)

Boyles lag

Vid konstant temperatur: Då volymen minskar ökar trycket.

T.ex. Då en förpackning pressas ihop ökar trycket i den.

p · V = konstant

⟹ Ifall volymen halveras, fördubblas trycket. (Då temperatur och substansmängd är konstanta)

Gay-Lussacs lag

Vid konstant volym: Uppvärmning ökar trycket

T.ex. gasbehållare får inte brännas eftersom uppvärming av gasresterna ökar trycket och kan få hela behållaren att explodera.

p = konstant · T

⟹ Ifall temperaturen fördubblas, fördubblas trycket. (Då volymen och substansmängd är konstanta)

Avogadros lag

Vid konstant temperatur och tryck: Volymen ökar då gaspartiklarnas substansmängd ökar.

T.ex. Flytvästar som blåses upp med att dra i ett band. Det sker en snabb kemisk reaktion som bildar gas och gasen fyller flytvästen.

V = konstant · n

⟹ Ifall antalet partiklar fördubblas, fördubblas volymen. (Då trycket och temperaturen är konstanta)

Tips: Lek med gaspartiklar i en simulation

University of Colorado har gjort ett simulation med gaspartiklar i en behållare. Du kan ändra på omständigheter och se hur gaspartiklarnas beteende ändras.

Simulationen hittar du här: PHET: Gasers egenskaper

Page updated

Google Sites

Report abuse