Kas ir ideālās gāzes likums?

Ideālās gāzes likums ir vienādojums, ko izmanto ķīmijā, lai aprakstītu “ideālās gāzes” uzvedību, hipotētisku gāzveida vielu, kas pārvietojas nejauši un nesadarbojas ar citām gāzēm. Vienādojums ir formulēts kā PV = nRT, kas nozīmē, ka spiediens reizināts ar tilpumu ir vienāds ar molu skaitu, reizināts ar ideālās gāzes konstanti un temperatūru. Ideālās gāzes likumu parasti izmanto ar SI vienību sistēmu, tāpēc P ir Paskālos, V ir kubikmetros, n ir bezizmēra un apzīmē molu skaitu, R ir džoulos, dalīts ar kelviniem un moliem, un T ir kelvins. Likumu var dot arī kā PV=NkT, ar daļiņu skaitu (N) aizstājot molu skaitu, bet Bolcmana konstanti aizstājot ideālās gāzes konstanti.

Viens svarīgs elements, kas ir jāsaprot tiem, kas strādā ar ideālās gāzes likumu, ir tas, ka tas darbojas tikai idealizētās, teorētiskās situācijās. Reālas gāzes dažādās pakāpēs mijiedarbojas viena ar otru un pašas ar sevi, un šī mijiedarbība mazina gāzes daļiņu kustības nejaušību. Piemēram, zemā temperatūrā un augstā spiedienā pievilcīgie spēki starp gāzēm, visticamāk, būtiski mainīs gāzu uzvedību. Pietiekami zemā temperatūrā un augstā spiedienā daudzas gāzes pat kļūst par šķidrumiem, taču ideālās gāzes likums šo uzvedību neņem vērā.

Ideālajam gāzes likumam ir dažādi pielietojumi, taču tie gandrīz vienmēr ir saistīti ar teorētiskām situācijām. Ideālās gāzes likumu var izmantot, lai noteiktu kādu no ideālās gāzes nezināmajām īpašībām, pieņemot, ka ir zināmas pārējās īpašības. Ja, piemēram, ir zināms spiediens, molu skaits un temperatūra, ir iespējams aprēķināt tilpumu, izmantojot vienkāršu algebru. Dažos gadījumos ideālās gāzes likumu var izmantot reālās dzīves situācijās, bet tikai ar gāzēm, kuru uzvedība noteiktos temperatūras un spiediena apstākļos precīzi atbilst likumam, un pat tad to var izmantot tikai kā tuvinājumu.

Ideālās gāzes likums parasti tiek detalizēti mācīts vidusskolas un koledžas vispārējās ķīmijas stundās. Studenti izmanto likumu, lai apgūtu aprēķinu pamatus ķīmijā, un bieži vien viņiem ir jāveic vairākas vienību konvertācijas, pirms faktiski piemēro vienādojumu. Likums ilustrē arī vairākus svarīgus jēdzienus par gāzu uzvedību. Tas parāda, piemēram, ka gāzveida sistēmas spiediena palielināšanās mēdz atbilst tilpuma samazinājumam un otrādi. Ir svarīgi saprast parādītās attiecības, pat ja vienādojumu nevar izmantot precīziem aprēķiniem par faktiskajām gāzveida sistēmām.