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気圧または大気は、ガス圧の単位です。 1気圧は海面での気圧であり、他の単位では、1平方インチあたり14.7ポンド、101325パスカル、1.01325バールまたは1013.25ミリバールです。理想気体の法則では、温度と体積を一定に保つことを条件に、容器内の気体の圧力を気体のモル数に関連付けることができます。理想ガスの法則によれば、273ケルビン(摂氏0度または華氏32度)で22.4リットルの容積を占める1モルのガスは、1 ATMに相当する圧力をかけます。これらの条件は、標準温度と圧力(STP)として知られています。
TL; DR(長すぎる;読まなかった)
理想気体の法則を使用して、一定温度(T)の容器内の気体の圧力(P)を気体のモル数(n)に関連付けます。
P =(nRT)÷Vここで、Rは理想的な気体定数です。
理想的なガス法
理想気体の法則は、気体の圧力(P)と体積(V)を気体のモル数(n)とケルビン単位の気体の温度(T)に関連付けます。数学的形式では、この関係は次のとおりです。
PV = nRT
Rは理想気体定数として知られる定数です。気圧を測定すると、Rの値は0.082057 L atm molです-1K-1 または8.3145 m3 パモル-1K-1 (ここはリットルを表します)。
この関係は、理想的なガスに対してのみ技術的に有効です。理想的なガスは、空間的な広がりのない完全に弾性の粒子を持っています。これらの条件を満たす実ガスはありませんが、STPでは、ほとんどのガスは関係を適用するのに十分に近くなります。
圧力をガスのモルに関連付ける
理想的な気体の方程式に並べ替えて、等号の片側の圧力またはモル数を分離できます。どちらかになる P =(nRT)÷V または n = PV÷RT。温度と体積を一定に保つと、両方の方程式が直接比例します。
P = C×nおよびn =(1 / C)×P、ここでC = RT÷V
Cを計算するには、選択と互換性のあるRの値を使用することを忘れない限り、リットルまたは立方メートルのいずれかで体積を測定できます。理想気体の法則を使用する場合、温度は常にケルビン度で表します。 273.15を追加して摂氏から変換します。華氏からケルビンに変換するには、華氏温度から32を減算し、5/9を掛けて273.15を加算します。
例
バルブがオフで、室温が25℃のとき、0.5リットルのバルブ内のアルゴンガスの圧力は3.2 ATMです。電球には何モルのアルゴンが含まれていますか?
定数C = RT÷Vを計算することから始めます。ここで、R = 0.082 L atm mol-1K-1。 25℃= 298.15 Kであることに注意してください。
C = 48.9 atm mol-1.
その値を方程式n =(1 / C)×Pに代入します。
ガスのモル数:(1 / 48.9 atm mol-1 )×3.2 atm
= 0.065モル。