1 / 83

ของแข็ง ของเหลว แก๊ส

ของแข็ง ของเหลว แก๊ส. ว 30231 ปริมาณสัมพันธ์ สถานะของสาร และเคมีไฟฟ้า. นายศราวุทธ แสงอุไร ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์. แก๊ส (Gas). สถานะของสสาร ของแข็ง ของเหลว (ผลึกเหลว) แก็ส. 1. หน่วยการวัดปริมาตร อุณหภูมิ และความดัน. ปริมาตร (volume) Unit – L or l mL or ml

prudence-bender
Download Presentation

ของแข็ง ของเหลว แก๊ส

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. ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ว30231 ปริมาณสัมพันธ์ สถานะของสาร และเคมีไฟฟ้า นายศราวุทธ แสงอุไร ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  2. แก๊ส(Gas) • สถานะของสสาร • ของแข็ง • ของเหลว • (ผลึกเหลว) • แก็ส ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  3. ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  4. 1.หน่วยการวัดปริมาตร อุณหภูมิ และความดัน ปริมาตร(volume) Unit – L or l mL or ml cm3 dm3 m3 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  5. Pressure Unit SI Unit 1 atm = 1.013 x 105 pascal = 1.013 x 106 dyne cm -2 = 14.7 lb inch-2 = 760 torr 1 pascal = 1 N m-2 Evangelista Torricelli 1608-1647(Italian Physicist) Barometer ประดิษฐ์ขึ้นในปี 1643 Torricellian vacuum ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  6. Pressure Barometer ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  7. Pressure = force/area P = F/A ………… (1) ตามกฎของนิวตัน F = mg g = ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก เมื่อเขียนมวลในรูปความหนาแน่นกับปริมาตร จะได้ m = มวล = V โดย  = ความหนาแน่น และV= ปริมาตร ดังนั้น F = Vg ………... (2) จากรูปที่ 1จะได้ว่า F = (r2h) g ……. (3) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  8. r = รัศมีของหลอดแก้ว h = ความสูงของปรอทในหลอดแก้ว จะได้ P = [(r2h) g ]/ r2 r2คือ พื้นที่ภาคตัดขวางของหลอดแก้ว จะได้ P = hg …………… (4) เนื่องจาก  และ g เป็นค่าคงที่ ดังนั้น สมการ ที่ 4 จึงหมายหมายความว่า P แปรผันตรง กับ h ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  9. สูญญากาศ แก๊ส Pบรรยากาศ แก๊ส Pปรอท h Pปรอท h Pแก๊ส Pแก๊ส ข. ก. รูปที่ 2 ก. มาโนมีเตอร์ปลายเปิด ข. มาโนมีเตอร์ปลายปิด ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  10. จากรูปที่ 2ก Pgas = Patm + Pของลำปรอทสูงh ……….(5) คำถาม ถ้าความดันของแก๊สน้อยกว่าความดันบรรยากาศ ระดับปรอทที่ต่ออยู่กับแก๊สจะ…… สูงกว่า ต่ำกว่า ลำปรอทปลายเปิดที่สูง h จากรูปที่ 2ก ก็อาจเป็น Pgas = Patm - Pของลำปรอทสูงh ……….(6) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  11. จากรูปที่ 2ข ซึ่งปลายหลอดปิด จะได้ Pgas = P ของลำปรอทสูงh …………………………..(7) (สมมุติ ความดันไอของปรอทน้อยมากจนตัดทิ้งได้) P เฉลี่ยของบรรยากาศ = 760 torr หรือ mmHg ที่ 0o C และระดับน้ำทะเล เรียกว่าความดันมาตรฐาน ความดัน 1 บรรยากาศ ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  12. เพื่อเปรียบเทียบหรืออ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบหรืออ้างอิง กำหนดภาวะมาตรฐานที่ 00C หรือ 273.15 K ความดัน 1 atm หรือ 1.013 x 105 Pa เรียก STP (standard temperature and pressure) หรือ NTP(normal temperature and pressure) แทนการเรียกสภาวะมาตรฐาน ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  13. 2. กฎของบอยล์ (Boyle’s law) Robert Boyle 1662 ที่ T คงที่ V  1/P V = k1 .(1/P) (V คือปริมาตร P คือ ความดัน และ k คือค่าคงที่) หรืออาจจะเขียนสมการได้เป็น VP = k1……(8) แสดงว่าผลคูณระหว่างความดันกับปริมาตร ณ อุณหภูมิคงที่ใดๆ จะมีค่าคงที่เสมอ จึงเขียนสมการได้ว่า P1V1 = P2V2= k1 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  14. กราฟที่พล็อตระหว่าง P กับ V จะเป็นรูปไฮเปอร์โบลา(hyperbola) เส้นกราฟที่ได้เรียกว่า ไอโซเทอร์ม(isotherm)[iso แปลว่าเหมือน] B P1V1 P P P2V2 T4=800 K T3=600 K P3V3 T2 =400 K A T1 =200 K V V รูปที่ 3ก แสดงกราฟ P-V ที่ T คงที่ เส้นกราฟเรียกว่าเส้นไอโซเทอร์ม รูปที่ 3ข แสดงกราฟ P-V ที่ T ต่างกัน ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  15. จากสมการที่ 8 หมายความว่า เราเปลี่ยนรูสมการได้เป็น P = k. (1/V) หรือ V = k. (1/P) ซึ่งเป็นสมการเส้นตรง ที่ตัดผ่านจุดกำเนิด (origin) ดังแสดงให้เห็นในรูปที่ 4ก. และ 4ข. B A P V A B 1/V 1/P รูปที่ 4ข แสดงกราฟระหว่าง V กับ 1/P รูปที่ 4ก แสดงกราฟระหว่าง P กับ 1/V ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  16. B A PV P รูปที่ 4ค แสดงกราฟระหว่าง PV กับ P แต่ ถ้าพล็อตกราฟระหว่าง PV กับ P จะได้เส้นตรงขนานกับแกน P ดังแสดงในรูปที่ 4ค ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  17. การทดลอง กฎของบอยล์ • ให้นักเรียนทำการทดลอง ความสัมพันธ์ระหว่าง ความดันกับปริมาตรของแก๊ส และเขียนผลการทดลองดังต่อไปนี้ • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับปริมาตรของแก๊ส • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับส่วนกลับของปริมาตรของแก๊ส • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างส่วนกลับของความดันกับปริมาตรของแก๊ส • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับผลคูณของความดันและปริมาตรของแก๊ส ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  18. ตัวอย่างที่ 1 แก๊สชนิดหนี่ง มีปริมาตร 350 cm3ภายใต้ความดัน 0.92 atm อุณหภูมิ 21 oC จงหาปริมาตรของแก๊สนี้ที่ 1.4 atm ณ อุณหภูมิเดียวกันนี้ วิธีทำ จากสูตร P1V1 = P2V2 อุณหภูมิคงที่ ที่ 21 oC และค่า P1 = 0.92 atm, V1= 350 cm3 P2 = 1.4 atm, V2= ? Cm3 แทนค่า0.92 atm x 350 cm3 = 1.4 atm x V2 V2 = (0.92 x 350)/1.4 = 230 cm3 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  19. การทดลอง กฎของชาลส์ • ให้นักเรียนทำการทดลอง ความสัมพันธ์ระหว่าง ปริมาตรกับอุณหภูมิของแก๊ส และเขียนผลการทดลองดังต่อไปนี้ • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรกับอุณหภูมิของแก๊สแต่ละชนิด ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  20. 3. กฎของชาลส์ (Charles’s Law) จาคส์ ชาร์ลส์(Jacques Charles) ศึกษา การเปลี่ยน V ตาม T และการเปลี่ยน Pตาม T พบว่า . Tเพิ่มขึ้น 1 oCทำให้ Vเพิ่มขึ้น 1/273เท่าของ Vที่ 0oC เช่น...แก๊สปริมาตร 273cm3 ที่ 0oC เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1องศา (เป็น 1 0oC) ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น 1/273เท่าของ 273cm3 ปริมาตรเพิ่มขึ้น 1 cm3 เป็น 274 cm3 ที่อุณหภูมิ 1oC ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  21. ถ้าให้ V เป็นปริมาตรที่ toC V0เป็นปริมาตรที่ 0 oC จะได้ V = V0 + (1/273) t V0 = V0[1+ (t/273)] = V0[(273 + t)/273] …………(9) T = 273 + t T คืออุณหภูมิในหน่วยเคลวิน และ คืออุณหภูมิในหน่วยเซลเซียส จะได้ V = V0 (T/273) …………(10) V = (V0 /273)T = k2T หรือ (V/T) = k2 …………(11) ตีความหมายได้ว่า ที่อุณหภูมิT1และ T2จะได้ V1/T1 = V2/T2 = k2 …………(12) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  22. สรุปกฎของชาร์ลส์ คือ เมื่อ P คงที่แต่ละค่า ปริมาตรแก๊สแปรตามอุณหภูมิ(K) P4 P3 P2 V -273.15 K P1 -300 -200 -150 -100 -50 0 50 100 t(oC) รูปที่ 5 แสดงกราฟระหว่าง V และ tที่ความดันคงที่ (P1 > P2 > P3 > P4) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  23. กราฟจะตัดที่ –273 0Cหรือ 0 Kเสมอ จากรูปดูเสมือนว่าที่อุณหภูมินี้ ปริมาตรแก๊สเป็นศูนย์ ความจริง.......สารจะเปลี่ยนเป็น ของแข็ง ตัวอย่างที่ 2แก๊สชนิดหนึ่งมีปริมาตร 79.5cm3ที่ 45 0C แก๊สจะมีปริมาตร เท่าใดที่ 0 0C วิธีทำ จากสูตรV1/T1 = V2/T2 V1 = 79.5 cm3T1 = 273 + 45 K = 318 K V2 = ? T2 = 273 + 0 K = 273 K แทนค่า จะได้ (79.5cm3)/318 K = (V2/273 K) V2 = (79.5cm3)(273 K) /318 K = 68.3 cm3 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  24. การทดลอง โจเซฟ เกย์-ลุสแสค • ให้นักเรียนทำการทดลอง ความสัมพันธ์ระหว่าง ความดันกับอุณหภูมิของแก๊ส และเขียนผลการทดลองดังต่อไปนี้ • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับอุณหภูมิของแก๊สแต่ละชนิด ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  25. โจเซฟ เกย์-ลุสแสค ( Joseph Gay-Lussac) ทำการทดลอง พบว่าเมื่อ Vคงที่ P  T P = kT ( V คงที่) หรือ P/V = k เมื่อ kเป็นค่าคงที่ หรือเขียนได้ว่า P1/T1 = P2/T2 = k ……. (13) ตัวอย่างที่ 2 เมื่อบรรจุแก๊สลงในภาชนะขนาด 10 ลิตร(L) พบว่ามีความดัน 2.00 atm อยากทราบว่าที่อุณหภูมิเท่าใด จึงจะมีความดัน 2.50 atm วิธีทำ จากสูตร P1/T1 = P2/T2 P1= 2.00 atm T1 = 273 K P2 = 2.50 atm T2 = ? K แทนค่าในสูตร จะได้ 2.00 atm/ 273 K = 2.50 atm/ T2 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  26. ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  27. T2 = (2.50 atm)(273 K)/ 2.00 atm = 341 K = 341-273 oC = 68 oC (คำตอบ) • ตัวอย่างที่ 4 ถ้าบรรจุแก๊สออกซิเจน 10 L ที่มีความดัน 50 atm และอุณหภูมิ 25 oC ลงในถังที่ทนความดันได้ 70 atm แล้วทิ้งไว้ในโกดังเก็บของซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 38 oC ถังจะระเบิดหรือไม่ วิธิทำ จากสูตร P1/T1 = P2/T2 P1 = 50 atm T1 = 273+25 = 298 K P2 = ? T2 = 273 +38 = 311 K แทนค่าในสูตรจะได้ 50 atm /298 K = P2/311 K P2 = 52 atm เนื่องจากถังแก๊สทนความดันได้ 70 atm ดังนั้นคำตอบคือ ถังไม่ระเบิด ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  28. Joseph Gay-Lussacยังศึกษาเพิ่มเติมถึง การเปลี่ยนแปลง V เมื่อผสมแก๊ส 2 ชนิดขึ้นไปมาทำปฏิกิริยากันได้ผลิตผลเป็นแก๊สที่ T และ P คงที่ พบว่า Vสารตั้งต้น/ Vสารผลิตผล= อัตราส่วนระหว่างเลขจำนวนเต็มค่าน้อยๆเสมอ ผลการทดลองนี้ทำให้อะมาดีโอ อะโวกาโดร (Amadeo Avogadro) เสนอ กฎของอะโวกาโดร ว่า “ ภายใต้สภาวะที่อุณหภูมิและความดันคงที่ แก๊สที่มีปริมาตรเท่ากัน จะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน” กล่าวอีกอย่างคือ “ที่อุณหภูมิและความดันคงที่ ปริมาตรของแก๊สใดๆจะแปรผันตรงกับ จำนวนโมลของแก๊สนั้น” นั่นคือ V  n จะได้ V = k n…………………(14) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  29. การทดลอง กฎอาโวกาโดร • ให้นักเรียนทำการทดลอง ความสัมพันธ์ระหว่าง จำนวนโมลกับปริมาตรของแก๊ส และเขียนผลการทดลองดังต่อไปนี้ • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับปริมาตรของแก๊สแต่ละชนิด • เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างโมลกับปริมาตรของแก๊สแต่ละชนิด ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  30. 4.กฎของแก๊สสมบูรณ์แบบ กฎของ บอยส์ กฎของชาร์ลส์ และกฎของอะโวกาโดรใช้ภายใต้คนละสภาวะ สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ด้วยวิธีแคลคูลัส ดังนี้ เมื่อ V เป็นฟังชันของ P, T และ n จะ เขียนได้ว่า V = V(P,T,n) …………………. (15) อนุพันธ์โดยรวม (total differential) คือ dV = (V/ P)T,ndP + (V/ T)P,ndT + (V/ n)p,Tdn …………(16) จากกฎของบอยล์ V = k1/P ที่ T และ n คงที่ จะได้ (V/ P)T,n =-k1/P2 = -V/P ………….(17) ในทำนองเดียวกัน เมื่ออาศัยกฎของชาร์ลส์ V = k2T ที่P และnคงที่ จะได้ (V/ T)P,ndT = k2 = V/n …………..(18) จากกฎของอะโวกาโดร จะเขียนได้ว่า (V/ n)p,T= k3 = V/n ……………(19) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  31. แทนค่าสมการ (17), (18), (19) และ(16)จะได้ dV = -(V/P) dP + (V/T)dT + (V/n) dn dV/V = -dP/P + dT/T + dn/n (dP/P) + (dV/V) = (dT/T) + (dn/n) ………….(20) อินทิเกรตสมการ นี้ จะได้ p2 V2 T2 n2 dV  dP + = dT + dn    P T n p1 V1 T1 V n1 n2 P2 T2 V2 + + = ln ln ln ln T1 V1 n1 P1 P2 V2 n2 T2 = ln ln P1 V1 n1 T1 P2 V2 n2 T2 = = R ………… (21) n1 T1 P1 V1 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  32. R คือค่าคงที่ของแก๊ส (gas constant) จากสมการที่ (21) เราเขียนสูตรทั่วไปได้ว่า PV = R nT pV = nRT………. (22) สมการนี้เรียกว่าสมการแก๊สสมบูรณ์แบบ (the ideal gas law) ในความเป็นจริงจะเป็นไปตามนี้ เมื่อ T ไม่ต่ำเกินไป และ P ไม่สูงเกินไป แก๊สสมบูรณ์มีพฤติกรรมตามรูปที่ 6 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  33. B B P P A A 1/V V รูปที่ 6ก แสดงกราฟ P -V รูปที่ 6ข แสดงกราฟ P –(1/V) B A log V V A B log P 1/P รูปที่ 6ง แสดงกราฟlog V - log P รูปที่ 6ค แสดงกราฟV – (1/P) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  34. จากสมการที่ 22 เมื่อ m เป็นมวล M เป็นน้ำหนักโมเลกุล จะเขียนสมการใหม่ในรูป ต่อไปนี้ได้ m M RT PV = …………… (23) m V RT …………… (24) P = M RT  …………… (25) P = M เมื่อ = m/V = ความหนาแน่นของแก๊ส สำหรับแก๊สสมบูรณ์แบบ 1 mol ที่ STPหมายความว่า P = 1 atm, V = 22.4 L, n = 1 mol , T = 273 K จากสมการที่ (25) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  35. จะได้ PV R = nT (1 atm)(22.4 L) = (1 mol)(273 K) 0.08206 L atm K-1 mol-1 R = เมื่อคิดในหน่วยอื่น 0.08206 x 103 cm3 )(1.0133 x 106 dyne cm-2 K-1 mol-1) R = R = 8.314 x 107 erg K-1 mol-1) 8.314 J K-1 mol-1) = 1.987 cal K-1 mol-1) = ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  36. R = 0.08206 L atm K-1 mol-1 = 1.987 cal K-1 mol-1 = 8.314 J K-1 mol-1) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  37. ตัวอย่างที่ 5จงคำนวณปริมาตรของแก๊สชนิดหนึ่งที่สภาวะมาตรฐาน ถ้าที่อุณหภูมิ และที่0.950 atm แก๊สนี้มีปริมาตร 6.35 cm3 วิธีทำ จากสมการ(21) P2V2 P1V1 = n1T1 n2T2 P1 = 1 atm, V1 = ? cm3, T1 = 273 K, n1 = n2 P2 = 0.950 atm, V2 = ? cm3, T2 = 300 K (1 atm)V1 (0.950 atm) (6.35 cm3) = 273 K 300 K ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  38. (0.950 atm) (6.35 cm3)(273 K) V1 = (1 atm) (300 K) V1 = 549 cm3 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  39. ตัวอย่างที่ 6จงคำนวณโมลของแก๊สสมบูรณ์แบบชนิดหนึ่ง ซึ่งมีปริมาตร 0.452 L ที่87 oCและที่ความดัน0.620 atm วิธีทำ จากสมการ(21) PV n = RT P = 0.620 atm, V1 = 0.452 L, R = 0.08205 L atm K-1 mol-1 , T1 = 273 K, n = ? (0.620 atm)(0.452 L) n = (0.08205 L atm K-1 mol-1)(360 K) n = 9.49 x 10-3 mol ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  40. ตัวอย่างที่ 7จงคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของแก๊สสมบูรณ์แบบชนิดหนึ่ง ซึ่งมีปริมาตร 500 cm3มีน้ำหนัก0.326 g ที่100 oCและที่ความดัน380 torr m M วิธีทำ จากสมการ(23) RT PV = P = (380 torr /760 torr atm –1) = 0.5 atm V1 = 500 cm3 = 0. 5 L, R = 0.08205 L atm K-1 mol-1 , T1 = 373 K, m = 0.326 g M = ? แทนค่าในสูตร จะได้ (0.326 g)(0.08205 L atm K-1 mol-1)(373 K) M = (0.5 atm)(0.5 L) M = 39.9 g mol -1 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  41. 5 ทฤษฎีจลน์โมเลกุลของแก๊ส(Molecular kinetic theory of gas) ในหัวข้อก่อนๆ ไม่ได้พูดถึงพฤติกรรมในระดับโมเลกุล ว่าเหตุใด จึงมีพฤติกรรมรวมสอดคล้องกับกฎข้อต่างๆ จากผลงานของ แดเนียล เบอร์นูลลิ (Daniel Bernoulli, 1738) และปรับปรุงต่อมาหลายคน เช่นJames Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, 1880 เสนอทฤษฎี The Kinetic molecular theory of gases เรียกสั้นๆว่า ทฤษฎีจลน์[ความจริงควรเรียก ทฤษฎีจลนพลศาสตร์ ตามศัพท์ของ ราชบัณฑิต] ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  42. ข้อสมมติที่ใช้ในทฤษฎีนี้ มี 3ข้อ • แก๊สถูกอัดตัวได้ง่ายมาก เมื่อเทียบกับของเหลวและของแข็ง • แสดงว่ามีที่ว่างเป็นส่วนใหญ่ จนถือว่าปริมาตรของโมเลกุล • เป็นศูนย์ และโมเลกุลอยู่ห่างกันมาก 2 . เนื่องจากโมเลกุลอยู่ห่างกันมาก จึงถือว่า ไม่มีแรงกระทำระหว่างโมเลกุล แต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่โดยอิสระ 3 . โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรง จนกว่าจะมีการชนกันหรือชนผนังภาชนะ และการชนเป็นแบบยืดหยุ่น (elastic collision) เป็นการชนที่พลังงานจลน์รวมของโมเลกุลที่ชนกันมีค่าไม่เปลี่ยนแปลง พลังงานจลน์ของโมเลกุลที่ชนผนัง จะมีค่าคงเดิม อาศัยทฤษฎีนี้ หาความสัมพันธ์ระหว่าง P, V กับสมบัติระดับโมเลกุล ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  43. สมมติว่ามีแก๊ส Nโมเลกุล บรรจุอยู่ในภาชนะทรงเหลี่ยม ด้านยาว lหน่วย พื้นที่ภาคตัดขวาง Aตารางหน่วย ดังในรูปที่ 7 โมเลกุลมีมวลm เคลื่อนที่ในทิศทางแกนx ด้วยความเร็วvx จะชนผนังด้วยโมเมนตัมmvx z y x l รูปที่ 7 การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในภาชนะที่มีความยาว l ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  44. การชนผนังของโมเลกุล เป็นแบบ elastic โมเมนตัมก่อนชน = mvx โมเมนตัมหลังชน = -mvx โมเมนตัมที่เปลี่ยนแปลง= mvx – (-mvx) = 2mvx ถ้าโมเลกุลเคลื่อนที่กลับไปกลับมาชนผนังด้านขวาแต่ละครั้ง (หรือชนด้านซ้าย แต่ละครั้ง) ระยะทางที่เคลื่อนที่ = 2 l (สองแอล) เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ = 2 l/vx จากกฎข้อที่ 2 ของนิวตัน แรง คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม แรงการชนระหวางโมเลกุล กับ ผนัง = การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  45. mvx2 2 mvx = F = 2 l/vx l แอล F คือแรงเนื่องจากการชนของ 1 โมเลกุล ความดัน (P) คือ แรงต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ หรือ แรง P = พื้นที่ mvx2 mvx2 = P = V lA แอล ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  46. ให้ vxiเป็นความเร็วของโมเลกุลi ที่เคลื่อนที่ในทิศทางx ความดันรวม ที่เกิดจาก โมเลกุลNตัวที่ชนผนังจะได้เป็น N m  vix2 P = ………. (26) V i=1 ในความเป็นจริง โมเลกุลวิ่งเร็วไม่เท่กัน เราจึงในความเร็วในแกน x เฉลี่ย vx12 + vx22 + vx32 + ……vxi2 +….. + vxN2 vx2 = N N  vix2 ………. (27) i=1 = N Nm vx2 P = V ………. (28) Nm vx2 PV = ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  47. ในความเป็นจริง โมเลกุลจะเคลื่อนที่อย่างไม่เป็นระเบียบในทุกทิศที่สามารถแตกความเร็วในแกน x , y และแกน z ได้ ให้ เป็นความเร็วในทิศทางใดๆ = v จะมีองค์ประกอบ vx , vv , vzและจะได้ว่า = V x2 + V y2 + V z2 V 2 = ………. (29) V x2 + V y2 + V z2 V 2 ความเร็วเฉลี่ยในแต่ละทิศจะเท่ากัน และได้ว่า 1 = V x2 = V y2 = V z2 V 2 3 Nmv2 ………. (30) = PV 3 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  48. จัดสมการที่ (30)ใหม่ จะได้ 2 [(1/2) mv2] = N PV 3 2 ………. (31) = N  PV 3 1 เป็นพลังงานจลน์เฉลี่ยของ 1โมเลกุล = เมื่อ  mv2 2 ให้ N = NA (เลขอะโวกาโดรบางตำราแทนด้วย L) เขียนสมการ (31) ใหม่จะได้ 2 ………. (32) = E PV 3 ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  49. NA  เมื่อ E = เป็นพลังงานจลน์เฉลี่ยของ 1 โมล เทียบสมการ (23) กับ (32) จะได้สมการความสัมพันธ์ระหว่าง พลังงานจลน์กับอุณหภูมิ 2 ………. (33) = E RT 3 สมการ (33)ให้ความหมายว่า ที่ 0 K โมเลกุลมีพลังงานจลน์ = 0แสดงว่า โมเลกุลไม่มีการเคลื่อนที่ หรือตีความหมายของสมการนี้ว่า พลังงานจลน์เกิดจากการมีพลังงานความร้อน จึงเรียกชื่อพลังงานนี้อีกอย่างว่า พลังงานความร้อน (thermal energy) ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

  50. เราสามารถเขียนพลังงานเฉลี่ยของ 1โมล หรือ NAโมเลกุลได้ดังนี้ 1 2 Mv2 E = NA mv2 = 2 2 จำนวนโมเลกุลใน 1 โมล พลังงานของ 1 โมเลกุล 3RT NA =  M เรียกว่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยความเร็วกำลังสอง root mean-square velocity(speed) และมักจะแทนด้วย vrms v2 v2 vrms 3RT = = ………. (34)  M ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ชุดที่ 3 ผู้สอน อ.ศราวุทธ แสงอุไร

More Related