กฎของแก๊ส
กฎของแก๊ส (อังกฤษ: Gas laws) เป็นกฎที่ใช้สำหรับอธิบายสมบัติต่าง ๆ ของแก๊ส ได้แก่ ปริมาตร (V) ความดัน (P) และอุณหภูมิอุณหพลวัต (T) ของแก๊สนั้น ๆ กฎของแก๊สที่เราควรรู้จัก ประกอบด้วยกฎของบอยล์ กฎของชาร์ล และกฎของแก-ลูว์ซัก (บางครั้งเขียนว่า กฎของเก-ลัสแซก หรือ กฎของเกย์ลูสแซก) สำหรับรายละเอียดของกฎข้างต้นและกฎอื่น ๆ จะได้อธิบายข้างล่างนี้
กฎของบอยล์[แก้]
ตั้งชื่อตามโรเบิร์ต บอยล์ (Robert Boyle) นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ มีใจความสำคัญว่า ถ้าอุณหภูมิคงตัว ความดันของแก๊สจะแปรผกผันกับปริมาตรของแก๊สนั้น ๆ หรือผลคูณของความดันและปริมาตรของแก๊สมีค่าคงตัวเสมอ ดังสมการ
หรือเขียนได้อีกแบบดังนี้
โดยที่
- P เป็นความดันของแก๊ส
- V เป็นปริมาตรของแก๊ส
กฎของชาร์ล[แก้]
ตั้งชื่อตามฌัก อาแล็กซ็องดร์ เซซาร์ ชาร์ล (Jacques Alexandre César Charles) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส มีใจความสำคัญว่า ถ้าความดันคงตัว ปริมาตรของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิอุณหพลวัตของแก๊สนั้น ๆ หรือผลหารของปริมาตรกับอุณหภูมิอุณหพลวัตมีค่าคงตัวเสมอ ดังสมการ
- เมื่อ k คือค่าคงที่ค่าหนึ่ง
หรือเขียนได้อีกแบบหนึ่งดังนี้
โดยที่
- V เป็นปริมาตรของแก๊ส
- T เป็นอุณหภูมิอุณหพลวัต หน่วยเป็นเคลวิน
กฎของแก-ลูว์ซัก[แก้]
ตั้งชื่อตามโฌแซ็ฟ หลุยส์ แก-ลูว์ซัก (Joseph Louis Gay-Lussac) นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวฝรั่งเศส มีใจความสำคัญคล้ายกฎของชาร์ล คือ ถ้าปริมาตรคงตัว ความดันของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิอุณหพลวัตของแก๊สนั้น ๆ หรือผลหารของความดันกับอุณหภูมิอุณหพลวัตมีค่าคงตัวเสมอ ดังสมการ
หรือเขียนได้อีกแบบหนึ่งดังนี้
โดยที่
- P เป็นความดันของแก๊ส
- T เป็นอุณหภูมิอุณหพลวัต หน่วยเป็นเคลวิน
กฎรวมแก๊สและกฎของแก๊สอุดมคติ[แก้]
จากกฎทั้งสามกฎข้างต้น นำมารวมได้เป็นกฎรวมแก๊ส ดังสมการ
ซึ่งจากกฎรวมแก๊ส เราสามารถเปลี่ยนให้เป็นกฎของแก๊สอุดมคติ หรือกฎแก๊สสมบูรณ์ โดยอาศัยกฎของอาโวกาโดร ได้ดังสมการ
โดยที่
- V เป็นปริมาตรของแก๊ส หน่วยเป็นลูกบาศก์เมตร
- P เป็นความดันของแก๊ส หน่วยเป็นปาสกาล (หรือพาสคัล)
- T เป็นอุณหภูมิอุณหพลวัต หน่วยเป็นเคลวิน
- n เป็นจำนวนโมลของแก๊ส
- R เป็นค่าคงตัวแก๊สอุดมคติ (ประมาณ 8.3145 จูลต่อ (โมล เคลวิน) )
นอกเหนือจากกฎที่ได้อธิบายไปแล้ว ก็ยังมีกฎการแพร่ของแกรห์ม (หรือบางทีเขียนเป็น เกรแฮม) ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส และกฎความดันย่อยของดาลตัน ซึ่งสามารถนำมาใช้อธิบายพฤติกรรมของแก๊สอุดมคติได้เช่นเดียวกัน อย่างไรก็ดี แก๊สอุดมคติอยู่ในสภาวะที่สมมติขึ้นมา กฎเหล่านี้จึงไม่สามารถอธิบายพฤติกรรมที่แท้จริงของแก๊สปกติได้
อ้างอิง[แก้]
- Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. (2002). Modern Chemistry. Holt, Rinehart and Winston. ISBN 0-03-056537-5.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- Guch, Ian (2003). The Complete Idiot's Guide to Chemistry. Alpha, Penguin Group Inc. ISBN 1-59257-101-8.
- Zumdahl, Steven S (1998). Chemical Principles. Houghton Mifflin Company. ISBN 0-395-83995-5.