Gas Laws

Gas Laws

ว ิชา ฟิส ิกส ์ 3 รหัสว ิชา ว30208

ครูผ ู้สอน : ครูป ิยน ุช ลอยเล ิศหลา้

สมบัต ิของแก๊สสมบัต ิของแก๊ส• แก๊สม ีแรงยดึเหนี่ยวระหว ่างโมเลก ุลของแก๊สน ้อยมาก

• ร ูปร ่างเปล ี่ยนแปลงตามขนาดและร ูปร ่างของภาชนะ

• ความหนาแน่นต ำ่ากว ่าของเหลว

• สามารถบบีอ ัดไดง้ ่าย

• ปริมาตรขึ้นอย ูก่ ับ อ ุณหภูม ิ ความดันและจ ำานวนโมล

ตัวแปรที่เก ี่ยวข ้องต ัวแปรที่เก ี่ยวข ้อง- อุณหภูม ิ (T)

- ความดัน

(P)

- ปริมาตร (V)

- จำานวนโมล

(n)

Boyle’s LawBoyle’s Lawความสัมพ ันธ ์ระหว ่างความดัน(P) และปร ิมาตร( V )

“ ที่อ ุณหภูม ิและมวลของแก๊สคงที่ปร ิมาตรของแก๊สจะแปรผกผันก ับ

”ความดัน

tconsPV tan= ...332211 === VPVPVP

Boyle’s LawBoyle’s Law

ความสัมพันธ ์ระหว ่างอ ุณหภูม ิ(T) และปร ิมาตร ( V )

“ เม ื่อมวลและความดันของแก๊ส คงที่ ปร ิมาตรของแก๊สจะแปรผัน

”ตรงกับอ ุณหภูม ิเคลว ิน

Charles’s LawCharles’s Law

tconsT

Vtan=

....TV

TV

TV

3

3

2

2

1

1 ===

Charles’s LawCharles’s Law

The combined gas The combined gas lawlaw

กฎรวมแก๊ส โดยการรวมกฎของบอยล์และชาร ์ลเข ้าดว้ยกนัเม ือ่มวลของแกส๊คงที่

จากกฎของบอยล์ V ∝ 1/P (เม ือ่มวลและอุณหภมูคิงท ี่)จากกฎของชาร ์ล V ∝ T (เม ือ่มวลและความ

ดันคงที่) ถ้ารวมกฎของบอยล์และกฎของชาร ์ล จะได้ความ

สัมพนัธ ์ดงัน ี้V ∝ T/PV = k3T/P โดย k3 เป ็นค ่าคงที่PV = k3T (เม ือ่มวลคงที่)PV/T = k3

P1V1 = P2V2 = P3V3 = … = PnVn = k3 (เม ือ่มวลคงที่)

T1 T2 T3 Tn

เม ือ่ปร ิมาณของแก๊ส คงที่ ( n คงที่ )

The combined gas The combined gas lawlaw

Gay-Lussac’s LawGay-Lussac’s Law ความสัมพ ันธ ์ระหว ่างความดัน

(P) และอ ุณหภูม ิ ( T )

“ ที่ปร ิมาตรคงที่ ความดันของแก๊สจะ”แปรผันโดยตรงกับอณุหภูม ิเคลว ิน

tconsT

Ptan=

.......3

3

2

2

1

1 ===T

P

T

P

T

P

Avogadro’s LawAvogadro’s Law ความสัมพ ันธ ์ระหว ่างปร ิมาณ

(n) และปร ิมาตร ( V )

“ ที่อ ุณหภูมแิละความดันเด ียวก ัน แก๊สท ี่ม ีปร ิมาตรเท ่าก ันจะม ี จ ำานวน

”โมเลก ุลเท ่าก ัน

tconsn

Vtan=

.......3

3

2

2

1

1 ===n

V

n

V

n

V

The ideal gas lawThe ideal gas law

Values for the gas constant R

Value Units

0.08206L atm/mol K

1.987 cal/mol K

8.314 J/mol K

8.314m3 Pa/mol K

62L torr/mol K

PV = nRT

The ideal gas lawThe ideal gas law

Ex 1. แก๊สชนิดหนึ่งม ีปร ิมาตร 400 cm3 ภายใต้ความดนั

0.8 atm ที่อ ุณหภูม ิคงท ี่ ถ ้า ความดันเพ ิม่ข ึ้นเป ็น

760 mmHg แก๊สจะม ีปร ิมาตรกี่ล ิตรEx 2. แก๊สไนโตรเจนมีปร ิมาตร 800 cm3 จะม ีปร ิมาตรเพ ิ่มข ึ้น

เท ่าใด ถ้าเพ ิ่มอ ุณหภูม ิจาก 273 K เปน็ 320 K

โดยไม่เปล ี่ยนแปลงความดัน

Dalton’s law of partial Dalton’s law of partial pressurepressure

ถ้าแก ๊สต ั้งแต ่ 2 ชนิดหร ือมากกว ่า สองชนิดท ี่ไมท่ ำาปฏิก ิร ิยาเคม ีก ัน บรรจ ุใน

ภาชนะเดยีวก ัน ความดันของแก๊สแต ่ละ ชนิดในแก๊สผสม เร ียกว ่า ความดันยอ่ย (

partial pressure )

“ ความดนัรวมของแก๊สผสมจะเท ่าก ับผล บวกของความดันยอ่ยของแก๊สแต ่ละชนิด

”

PTotal = P1 + P2 + P3 + ... PTotal = P1 + P2 + P3 + ...

PTotal = PA + PB

Dalton’s law of partial Dalton’s law of partial pressurepressure

ConclusioConclusionn

2211 VPVP =

2

2

1

1

T

V

T

V =2

2

1

1

T

P

T

P =

PV = nRT

PTotal = P1 + P2 + ... + Pn PTotal = P1 + P2 + ... + Pn

โจทย์ กรณีมวลของแก๊สคงที่

1. แก๊สชนิดหนึ่งม ีปร ิมาตร 10-3 m3 อุณหภูม ิ 27 ̊ c ความดนั 1 atm ขยายตัวจนกระทั่งม ีปร ิมาตร เปน็ 1.5x10-3 m3 และ ความดัน 1.1 atm อุณหภูม ิตอนหลัง เปน็เท ่าใดในหน่วย ˚c

2. แก๊สชนิดหนึ่งม ีปร ิมาตร 2x10-3 m3 อุณหภูม ิ 17 ̊ c ความดนั เท ่าก ับ 2 atm ถามว ่าแก ๊สน ี้ม ีก ี่โมล

โจทย์ กรณีมวลของแก๊สเปล ีย่นแปลง

1. แก๊สไฮโดรเจน 1 m3 ที่ 0 ̊ c ภายใต้ ความดัน 60 Pa มีมวล 18 g อยากทราบว ่า มวลของ แก๊สไฮโดรเจน 1 m3 ที่ 27 ̊ c ภายใต้ความดัน 90 Pa จะเป ็นเท ่าใด

2. แก๊สไฮโดรเจนในถังอ ุณหภูม ิ 0 ̊ c ความดัน 4 atm มมีวล 4 kg ต่อมาความดันลดลงเหล ือ 2 atm ว ัดอ ุณหภูมไิด ้ -13 ̊ c อยากทราบว ่าม ีแก ๊สร ั่วออกจากถังก ี่ก ิโลกร ัม

3. แก๊สออกซิเจนและไฮโดรเจน บรรจ ุ ในถังท ี่ม ีปร ิมาตร 1 m3

และ 0.5 m3 ตามลำาด ับ ว ัดความดันแก๊สท ั้งสองในถังได ้เท ่าก ัน และอ ุณหภูม ิเท ่าก ัน อยากทราบว ่าความหนาแน่นของแก๊ส ออกซเิจนเปน็ก ี่เท ่าของแก๊สไฮโดรเจน

4. The empty tank contains 11.0 L of air at 21 ̊ c and 1 atm. When the tank is filled with hot air from a compressor, the temperature is 42 ˚c and the gauge pressure is 2.1x107 Pa. What mass of air was added? (Air is a mixture of gases, its average molar mass is 28.8 g/mol)

โจทย์ แก๊สผสม

1. ถ้าอ ัดแก ๊สด ังต ่อไปนี้ ออกซเิจน 1 โมล อ ุณหภูม ิ 60 ̊ c ไนโตรเจน 2 โมล อ ุณหภูม ิ 40 ̊ c ไฮโดรเจน 2 โมล อ ุณหภูม ิ 20 ̊ c เข ้าไปในถังบรรจ ุแก ๊ส ปริมาตร 50 dm3 แก๊สผสมใน ถังจะมคีวามดนัเปน็เท ่าใด