1 / 52

Gases

Gases. Chatuporn Sawatruksa Department of Chemistry Mahidolwittayanusorn School. แก๊ส ( Gas ). สมบัติของแก๊ส ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส กฎของบอยล์ , กฎของชาร์ลส์ , กฎของเกย์-ลูซแซก , กฎของอาโวกาโดร กฎรวมแก๊ส กฎของแก๊สสมบูรณ์แบบ การแพร่ผ่าน. สมบัติของแก๊ส.

nolcha
Download Presentation

Gases

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Gases Chatuporn Sawatruksa Department of Chemistry Mahidolwittayanusorn School

  2. แก๊ส (Gas) • สมบัติของแก๊ส • ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส • กฎของบอยล์ , กฎของชาร์ลส์ , กฎของเกย์-ลูซแซก, กฎของอาโวกาโดร • กฎรวมแก๊ส • กฎของแก๊สสมบูรณ์แบบ • การแพร่ผ่าน

  3. สมบัติของแก๊ส • แก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของแก๊สน้อยมาก • รูปร่างเปลี่ยนแปลงตามขนาดและรูปร่างของภาชนะ • ความหนาแน่นต่ำกว่าของเหลว • สามารถบีบอัดได้ง่าย • ปริมาตรขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิ ความดันและ จำนวนโมล

  4. ประเภทของแก๊ส • แก๊สในอุดมคติหรือแก๊สสมบูรณ์แบบ(Ideal gas) คือ แก๊สที่ไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะใดก็ตามจะมีพฤติกรรมและสมบัติเป็นไปตามกฎและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส • แก๊สจริง(Real gas) คือ แก๊สที่มีพฤติกรรมไม่เป็นไปตามกฎและทฤษฎีของแก๊สในสภาวะปกติ

  5. ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส 1. แก๊สประกอบด้วยอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก จนถือว่าอนุภาคแก๊สไม่มีปริมาตรเมื่อเทียบกับขนาดภาชนะที่บรรจุ 2. โมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกัน ทำให้แรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างโมเลกุลน้อยมาก จนถือได้ว่าไม่มีแรงกระทำต่อกัน 3. โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในแนวเส้นตรง เป็นอิสระด้วยอัตราเร็วคงที่และไม่เป็นระเบียบจนกระทั่งชนกับโมเลกุลอื่นหรือชนกับผนังภาชนะจึงจะเปลี่ยนทิศทางและอัตราเร็ว

  6. ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส 4. โมเลกุลของแก๊สที่ชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะ จะเกิดการถ่ายโอนพลังงานให้แก่กันได้แต่พลังงานรวมของระบบมีค่าคงที่ 5. ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วไม่เท่ากัน แต่จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน โดยที่ลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน

  7. ตัวแปรที่เกี่ยวข้อง • อุณหภูมิ (T) • ความดัน (P) • ปริมาตร (V) • จำนวนโมล (n)

  8. อุณหภูมิ ( T ) ๐C = 5/9(๐F – 32 ) ๐F = 9/5(๐C + 32 ) K = ๐C + 273.15 อุณหภูมิเคลวิล หรืออุณหภูมิสัมบูรณ์ เป็นหน่วยที่ใช้ในการคำนวณทางเคมี

  9. ความดัน (P) ความดัน คือ แรงที่กระทำต่อพื้นที่ตั้งฉาก P = F/A หน่วยที่ใช้วัดความดัน คือ บรรยากาศ, มิลลิเมตรปรอท, นิวตันต่อตารางเมตร, ไดน์ต่อตารางเซนติเมตร, ปอนด์ต่อตารางนิ้ว, บาร์, ทอร์, ปาสคาล

  10. ความดัน (P)

  11. หน่วยความดันบรรยากาศ • 1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1.01325 x 105 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 x 105 N/m2 = 1.01325 x 106 dyne cm-2

  12. ปริมาตร (V) เมื่อบรรจุก๊าซลงในภาชนะ โมเลกุลของก๊าซซึ่งมีการเคลื่อนที่อย่างอิสระจะกระจายทั่วทั้งภาชนะ ถ้ามีก๊าซผสมอยู่ในภาชนะเดียวกัน ถือว่าองค์ประกอบแต่ละชนิดมีปริมาตรเท่าภาชนะที่บรรจุนั้นด้วย เมื่ออุณหภูมิและความดันเปลี่ยน ปริมาตรของก๊าซจะเปลี่ยน

  13. Boyles Law ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน (P) และปริมาตร ( V ) “ ที่อุณหภูมิและมวลของแก๊สคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะแปรผกผันกับความดัน ”

  14. Boyles Law

  15. Boyles Law

  16. Boyles Law Ex1.ก๊าซชนิดหนึ่งมีปริมาตร 400 cm3ภายใต้ความดัน 0.8 atm ที่อุณหภูมิคงที่ ถ้าความดันเพิ่มขึ้นเป็น 76 cmHg ก๊าซจะมีปริมาตรกี่ลิตร

  17. Boyles Law V1 = 400 cm3 V2 = ? P1 = 0.8 atm P2 = 76 cmHg = 1 atm n และ T คงที่ P1V1 = P2V2 V2 = P1V1/ P2 = ( 400 cm3 )( 0.8 atm) / ( 1 atm ) = 320 cm3 #

  18. CharlessLaw ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ (T) และปริมาตร ( V ) “เมื่อมวลและความดันของแก๊สคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน”

  19. CharlessLaw

  20. CharlessLaw

  21. -273 0 CharlessLaw V แก๊สชนิดที่ 1 60 แก๊สชนิดที่ 2 50 40 แก๊สชนิดที่ 3 30 20 10 0 (0C) 0 273 (K)

  22. CharlessLaw Ex1.แก๊สไนโตรเจนมีปริมาตร 800 cm3จะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นเท่าใด ถ้าเพิ่มอุณหภูมิจาก 273 K เป็น 320 K โดยไม่เปลี่ยนแปลงความดัน

  23. The combined gas law กฎรวมก๊าซ โดยการรวมกฎของบอลย์และชาร์ลเข้าด้วยกันเมื่อมวลของก๊าซคงที่ จากกฎของบอยล์ V 1/P (เมื่อมวลและอุณหภูมิคงที่) จากกฎของชาร์ล V T (เมื่อมวลและความดันคงที่) ถ้ารวมกฎของบอยล์และกฎของชาร์ล จะได้ความสัมพันธ์ดังนี้ V T/P V = k3T/P โดย k3เป็นค่าคงที่ PV = k3T (เมื่อมวลคงที่) PV/T = k3 P1V1 = P2V2 = P3V3 = … = PnVn = k3(เมื่อมวลคงที่) T1 T2 T3 Tn

  24. The combined gas law เมื่อปริมาณของก๊าซคงที่ ( n คงที่ )

  25. The combined gas law Ex1. ก๊าซไนโตรเจนมีปริมาตร 10.0 dm3 ที่ความดัน 1.0atm อุณหภูมิ 0๐C ถ้าปริมาตรและความดันของแก๊สนี้เปลี่ยนเป็น 11.5dm3 และ 900 mmHg ตามลำดับ จงหาอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปในหน่วยองศาเซลเซียส

  26. Gay-LussacLaw ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน (P) และอุณหภูมิ ( T ) “ที่ปริมาตรคงที่ ความดันของแก๊สจะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน”

  27. Gay-LussacLaw

  28. Gay-LussacLaw Ex1.แก๊สจำนวนหนึ่งอยู่ในภาชนะเหล็ก มีความดัน 760 torr ที่ 25๐C จงหาความดันของแก๊สในภาชนะเหล็ก ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 50๐C

  29. Avogadros Law ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ (n) และปริมาตร ( V ) “ ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน แก๊สที่มีปริมาตรเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน ”

  30. Avogadros Law

  31. Avogadros Law Ex1. แก๊ส N2 2 L จะทำปฏิกิริยากับแก๊ส H2เท่าใดที่ 25 ๐C และ 760 torr และจะเกิดแอมโมเนียเท่าใด

  32. The ideal gas law If the proportionality constant is called "R", then we have: PV = nRT or

  33. Values for the gas constant R Value Units 0.08206 L atm/mol K 1.987 cal/mol K 8.314 J/mol K 8.314 m3 Pa/mol K 62 L torr/mol K The ideal gas law PV = nRT

  34. The ideal gas law Ex1. ก๊าซ A 0.2 โมล มีปริมาตร 800 cm3จะมีความดันเป็นกี่ atm ถ้าลดอุณหภูมิลงจนเหลือเท่ากับอุณหภูมิของจุดเยือกแข็งของน้ำที่ความดันปกติ Ex2. จงหาปริมาตรของก๊าซในบอลลูนที่มีฮีเลียม 4 โมล ความดัน 748 mmHg และอุณหภูมิ 30 ๐C EX3. ถ้าดูดเอาก๊าซออกจากขวดใบหนึ่ง จนเหลือความดันเพียง 10-6mmHg ที่ 27 ๐C จะมีก๊าซเหลืออยู่กี่โมเลกุลต่อปริมาตร 1 cm3

  35. The ideal gas law Ex4. แก๊สสมบูรณ์แบบชนิดหนึ่ง 0.533 กรัม มีปริมาตร 0.25 ลิตร ที่ความดัน 0.80 atm และอุณหภูมิ 25 ๐C จงคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของก๊าซนี้ Ex5. ในการเตรียมแก๊สไฮโดรเจนจากสังกะสีกับกรดซัลฟิวริก ปรากฏว่าได้แก๊ส 0.5 ลิตร ที่ 293 K และ 770 mmHg จงหาว่าจะต้องใช้สังกะสีอย่างน้อยที่สุดกี่กรัม Ex6. แก๊สชนิดหนึ่งหนัก 0.118 กรัม มีปริมาตร 250 cm3ที่อุณหภูมิ 25๐C และความดัน 550 torr จงหาน้ำหนักโมเลกุลของแก๊สนี้

  36. Dalton s law of partial pressure “ถ้าแก๊สตั้งแต่ 2 ชนิดหรือมากกว่าสองชนิดที่ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกัน บรรจุในภาชนะเดียวกัน ความดันของแก๊สแต่ละชนิดในแก๊สผสม เรียกว่า ความดันย่อย ( partial pressure ) * ความดันรวมของแก๊สผสมจะเท่ากับผลบวกของความดันย่อยของแก๊สแต่ละชนิด” PTotal= P1 + P2 + P3 + ...

  37. Dalton s law of partial pressure

  38. Daltons law of partial pressure 1. ใช้สมการของแก๊สสมบูรณ์แบบ PV = nRT 2. ใช้สมการ 3. ใช้กฎของบอยล์ P1V1 = P2V2 4. ใช้กฎรวมแก๊ส P1V1 = P2V2 n1T1n2T2

  39. Dalton s law of partial pressure Ex1. ถ้านำแก๊ส N2 200 cm3ที่ 25 ๐C ความดัน 250torr มาผสมกับแก๊ส O2350 cm3ที่ 25 ๐C ความดัน 300 torr ในภาชนะที่มีความจุ 300 cm3จงหาความดันรวมหลังการผสมที่ 25 ๐C Ex2. ถ้าบรรจุ N2 2 กรัม, H2 0.40 กรัม, และ O2 9.0 กรัม ในภาชนะที่มีความจุ 1 ลิตร ที่ 25 ๐C จงหาความดันรวมของแก๊สในภาชนะนี้ Ex3.จงคำนวณหาความดันรวมในภาชนะ 10 L ที่มีแก๊สผสม H2 2.5 x 10-3 mol He 1.0 x 10-3 mol และ Ne 3.0 x 10-4 mol ที่ 25 ๐C

  40. Dalton s law of partial pressure Ex4. แก๊ส O2 0.52 กรัม, CO2 2.42 กรัม บรรจุอยู่ในภาชนะซึ่งมีความดัน 3.5 atm ที่ 25 ๐C จงหาความดันย่อยของแก๊สในภาชนะนี้ Ex5. เตรียมแก๊สชนิดหนึ่งโดยให้แก๊สที่เตรียมได้นี้เข้าแทนที่น้ำในขวดที่มีความจุ 135 ml ที่ 25 ๐C และ 745 mmHg ถ้าแก๊สนี้หนัก 0.15 g จงหาน้ำหนักโมเลกุลของแก๊สนี้

  41. Molecular Effusion and Diffusion • การแพร่ของแก๊ส ( Diffusion of gases ) เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของแก๊สตั้งแต่ 2 ชนิด ขึ้นไป จากที่มีความดันสูงไปสู่ส่วนที่มีความดันต่ำ โดยที่โมเลกุลของแก๊สแต่ละชนิดสามารถสอดแทรกผสมกลมกลืนกัน หรืออาจชนกันระหว่างโมเลกุลของแก๊สที่เคลื่อนที่ผ่านนั้นได้ • การแพร่ผ่านของแก๊ส ( Effusion of gases ) หมายถึงกระบวนการที่แก๊สเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความดันสูงไปสู่ส่วนที่มีความดันต่ำ ผ่านรูที่เล็กมากๆ โดยโมเลกุลไม่ชนกันเอง (ideal flow)

  42. Graham's Law of Effusion • Graham's law: “ภายใต้อุณหภูมิและความดันเดียวกัน อัตราการแพร่ผ่านของแก๊สจะเป็นสัดส่วนผกผันกับรากที่สองของมวลโมเลกุลของแก๊ส”

  43. เปรียบเทียบการแพร่ผ่านหรือการแพร่ของแก๊สชนิดที่ 1 และ 2 ภายใต้สภาวะเดียวกันจะได้ เนื่องจากมวลโมเลกุลของแก๊สแปรผันตรงกับความหนาแน่น จะได้

  44. Graham's Law of Effusion Ex.1 จงเปรียบเทียบอัตราการแพร่ผ่านของแก๊ส H2และ O2 กำหนดความหนาแน่นของ H2 = 0.0899 g/L และ O2 = 1.43 g/L Ex.2 C2F4แพร่ผ่านช่องเล็ก ๆ ด้วยอัตรา 4.6 x 10-6 mol/hr ถ้าแก๊สชนิดหนึ่งแพร่ผ่านช่องเล็ก ๆ นี้ที่สภาวะเดียวกันด้วยอัตรา 6.5 x 10-6 mol/hr จงหาน้ำหนักโมเลกุลของแก๊สชนิดนี้

  45. การทดลอง การแพร่ของแก๊ส

  46. Behavior of Real gas แก๊สสมบูรณ์แบบ 1 mol จะมีอัตราส่วน PV/RT = 1 เสมอ

  47. Behavior of Real gas ดังนั้นแก๊สจริงจะมีพฤติกรรมเป็นแก๊สสมบูรณ์แบบเมื่อ“ความดันต่ำมากและอุณหภูมิสูงมาก” สมการกฎของแก๊สสมบูรณ์ PV = nRT สมการแวนเดอร์วาลส์ (P + an2 )(V - nb) = nRT V2 a และ b คือ ค่าคงที่แวนเดอร์วาลส์

  48. Behavior of Real gas • Ex1. จงคำนวณความดันของแก๊ส CO2 18.617 mol ซึ่งมีปริมาตร 10 L ที่ 100 ๐C โดยใช้ • กฎแก๊สสมบูรณ์แบบ • สมการแวนเดอร์วาลล์ • กำหนดค่า a และ b ของแก๊ส CO2 = 3.59 atm L2 mol-2และ 0.0427 L mol-1ตามลำดับ

  49. เทคโนโลยีเกี่ยวกับสถานะของสารเทคโนโลยีเกี่ยวกับสถานะของสาร

  50. การทำน้ำแข็งแห้ง http://www.dryiceproduction.com/en/images/img9.jpg

More Related