Инструкция
1
Экспериментально было установлено, что при постоянной температуре P1V1=P2V2, или, что то же самое, PV=const (закон Бойля-Мариотта). При постоянном давлении постоянным остается отношение объема к температуре: V/T=const (закон Гей-Люссака). Если же зафиксировать объем, то P/T=const (закон Шарля). Объединение этих трех законов дает универсальный газовый закон, который гласит, что PV/T=const. Данное уравнение было установлено французским физиком Б. Клапейроном в 1834 году.
2
Значение постоянной определяется лишь количеством вещества газа. Д.И. Менделеев в 1874 году вывел уравнение для одного моля. Так он получил значение универсальной газовой постоянной: R=8,314 Дж/(моль∙К). Итак, PV=RT. В случае произвольного количества газа ν PV=νRT. Само количество вещества можно найти из отношения массы к молярной массе: ν=m/M.
3
Молярная масса численно равна относительной молекулярной. Последнюю можно найти из таблицы Менделеева, она указывается в ячейке элемента, как правило, внизу. Молекулярная масса соединения равна сумме молекулярных масс входящих в него элементов. В случае разновалентных атомов требуется умножение на индекс. Например, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 г/моль.
4
Нормальными условиями для газов принято считать давление P0 =1 атм = 101, 325 кПа, температуру T0=273,15 К = 0°C. Теперь можно найти объем одного моля газа при нормальных условиях: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 л/моль. Эта табличная величина является молярным объемом.
5
При нормальных условиях количество вещества равно отношению объема газа к молярному объему: ν=V/Vm. При произвольных условиях надо использовать непосредственно уравнение Менделеева-Клапейрона: ν=PV/RT.
6
Таким образом, чтобы найти объем газа при нормальных условиях, надо количество вещества (число молей) этого газа умножить на молярный объем, равный 22,4 л/моль. Обратной операцией можно найти количество вещества из заданного объема.