Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

Relevanta dokument
Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Temperatur T 1K (Kelvin)

10. Kinetisk gasteori

Gaser. Förväntade studieresultat. Kapitel 5. Gaser. Kapitel 5

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Kapitel 6. Termokemi

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Termodynamik Föreläsning 4

Då du skall lösa kemiska problem av den typ som kommer nedan är det praktiskt att ha en lösningsmetod som man kan använda till alla problem.

4 rörelsemängd. en modell för gaser. Innehåll

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Kapitel 6. Termokemi

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Idealgasens begränsningar märks bäst vid högt tryck då molekyler växelverkar mera eller går över i vätskeform.

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

Termodynamik FL4. 1:a HS ENERGIBALANS VÄRMEKAPACITET IDEALA GASER ENERGIBALANS FÖR SLUTNA SYSTEM

Kap 4 energianalys av slutna system

Kapitel 4. Reaktioner i vattenlösningar

Kapitel 3. Stökiometri

Jämviktsuppgifter. 2. Kolmonoxid och vattenånga bildar koldioxid och väte enligt följande reaktionsformel:

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Innehållsförteckning

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

KEMISK TERMODYNAMIK. Lab 1, Datorlaboration APRIL 10, 2016

Aggregationstillstånd

Repetition F6. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

Kapitel 12. Kemisk kinetik

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Repetition F12. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kemisk jämvikt. Kap 3

Kapitel 1. Kemiska grundvalar

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Kapitel 1. Kemiska grundvalar

Tentamen i KEMI del A för basåret GU (NBAK10) kl Institutionen för kemi, Göteborgs universitet

4. Kemisk jämvikt när motsatta reaktioner balanserar varandra

Anestesiologisk Fysik. ST-dag i medicinsk fysik

Repetition F10. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Föreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

Om trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).

Linnéuniversitetet Institutionen för fysik och elektroteknik

Lösningsförslag. Tentamen i KE1160 Termodynamik den 13 januari 2015 kl Ulf Gedde - Magnus Bergström - Per Alvfors

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Övningstentamen i KFK080 för B

Grundläggande Kemi 1

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

Övningar Homogena Jämvikter

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kapitel 11. Kap 11 Intermolekylära krafter. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

PTG 2015 övning 1. Problem 1

Gastekniska apparater inom vården. Jan Carlfjord medicinteknisk ingenjör MT/CMIT

Till alla övningar finns facit. För de övningar som är markerade med * finns dessutom lösningar som du hittar efter facit!

Sammanfattning av Chang

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

LABORATION 3 FYSIKLINJEN AK1. Denna laboration gar ut pa att studera sambandet mellan tryck och temperatur,

Tentamen i KFK080 Termodynamik kl 08-13

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Kemisk jämvikt. Kap 3

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Räkneuppgifter i matematik, kemi och fysik för repetition av gymnasiet. Farmaceutiska Fakulteten

Tentamen KFKA05 och nya KFK080,

jämvikt (där båda faserna samexisterar)? Härled Clapeyrons ekvation utgående från sambandet

Föreläsning 4. Koncentrationer, reaktionsformler, ämnens aggregationstillstånd och intermolekylära bindningar.

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Stökiometri IV Blandade Övningar

Kinetisk Gasteori. Daniel Johansson January 17, 2016

Tentamen, Termodynamik och ytkemi, KFKA01,

Räkna kemi 1. Kap 4, 7

Allmän Kemi 2 (NKEA04 m.fl.)

Värmelära. Värme Fast Flytande Gas. Atomerna har bestämda Atomerna rör sig ganska Atomerna rör sig helt

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

Tentamen i Termodynamik för K och B kl 8-13

Wilma kommer ut från sitt luftkonditionerade hotellrum bildas genast kondens (imma) på hennes glasögon. Uppskatta

Repetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

1. Ett grundämne har atomnummer 82. En av dess isotoper har masstalet 206.

Räkneövning 2 hösten 2014

Övningsuppgifter termodynamik ,0 kg H 2 O av 40 C skall värmas till 100 C. Beräkna erforderlig värmemängd.

Kapitel 16. Löslighet och komplex

Kapitel 4. Egenskaper. Reaktioner. Stökiometri. Reaktioner i vattenlösningar. Vattenlösningar. Ett polärt lösningsmedel löser polära molekyler och

Kap Kort presentation

Kemisk jämvikt. Kap 3

Uppvärmning, avsvalning och fasövergångar

Vilken av följande partiklar är det starkaste reduktionsmedlet? b) Båda syralösningarna har samma ph vid ekvivalenspunkten.

Det mesta är blandningar

(tetrakloroauratjon) (2)

Transkript:

Kapitel 5 Gaser Kapitel 5 Innehåll 5.1 5. 5.3 Den ideala gaslagen 5.4 5.5 Daltons lag för partialtryck 5.6 5.7 Effusion och Diffusion 5.8 5.9 Egenskaper hos några verkliga gaser 5.10 Atmosfärens kemi Copyright Cengage Learning. All rights reserved Kapitel 5 Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen Fast fas Flytande fas Gasfas 1 mol flytande N vid -196 C har densiteten 0.81 kg/l och upptar 0.035 l. I gasform vid 0 C har 1 mol N densiteten 0.001 g/l och upptar.4 l. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 En gas Locket skruvas på efter att vatten kokats i metalldunken är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 5 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 6 1

kraft per area (P F/A) SI-enhet: 1 N/m 1 Pa Normalt lufttryck vid havsytan 1 atmosfär (atm) 101,3 kpa 1,013 bar 760 mm Hg 760 torr Torricelli s barometer (1600-tal) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 7 Enhetskonvertering för tryckstorheter: ett exempel Ett gastryck uppmäts till.5 atm. Vad motsvarar detta i torr och Pa? En ballong sänks ned i flytande kväve (-196 C) 760 torr 3 (.5 atm ) 1.9 10 torr 1 atm 101,35 Pa 5 (.5 atm ).5 10 Pa 1 atm Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 10 Flytande kväve och en ballong Vad hände med gasen i ballongen? En temperaturminskning hos ballongen följdes av en volymminskning. Detta är en observation (fakta). Det förklarar INTE varför det händer, utan beskriver endast vad som händer. Charles lag Volymen och temperaturen (i Kelvin) är direkt proportionella (vid konstant P och n). Vb T (b är en proportionalitetskonstant) K C + 73 0 K är den absoluta nollpunkten. V V T 1 1 T Copyright Cengage Learning. All rights reserved 11 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 1

Boyles lag och volym är omvänt proportionella (vid konstant T, temperatur, och n, antal mol gas). PV k (k är en proportionalitetskonstant) P V P V 1 1 Avogadros lag Volym och substansmängd är direkt proportionella (vid konstant T och P). V a n (a är en proportionalitetskonstant) n V n 1 1 V Copyright Cengage Learning. All rights reserved 13 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 14 Fyra storheter beskriver en gas kvantitativt: Volym, V (m 3 ), P (Pa) Temperatur, T (K) Substansmängd, n (mol) Avsnitt 5.3 Den ideala gaslagen Vi kan sammanföra dessa tre lagar till en helhet: den ideala gaslagen V bt (constant P and n) V an (constant T and P) V k (constant T and n) P PV nrt (där R 0.0806 L atm/mol K, den allmänna gaskonstanten) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 15 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 16 Avsnitt 5.3 Den ideala gaslagen Avsnitt 5.3 Den ideala gaslagen Gaskonstanten pv nrt En gas som strängt följer gaslagarna kallas en ideal gas. R gaskonstanten naturkonstant Olika värde beroende på i vilka enheter den uttrycks Vi använder bl.a.: 0.0806 l atm /(mol K) 8.3145 m 3 Pa/(mol K) 8.3145 J /(mol K) 8.3145 kj/(kmol K) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 17 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 18 3

Avsnitt 5.3 Den ideala gaslagen Övning Vad är trycket i en 304.0 liters tank som innehåller 5.670 kg helium vid 5 C? Stökiometri Reaktioner i gasfas kan behandlas som i vattenlösningar om man tar i beaktande att Volymen inte alltid är konstant Koncentrationer kan uttryckas som partialtryck Copyright Cengage Learning. All rights reserved 19 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 0 ateria Fysikaliska metoder Heterogena Blandningar Föreningar Protoner Homogena Blandningar Rena ämnen Kemiska metoder Fysikaliska metoder Kärnor Gasblandningar Grundämnen Atomer Neutroner Elektroner Övning.80 l metangas vid 5 C, 1.65 atm. och 35.0 l syrgas vid 31 C, 1.5 atm. blandas och antänds varpå det bildas koldioxid och vatten. Hur stor volym utgör koldioxiden i blandningen vid 15 C och.50 atm. om vi antar fullständig reaktion. Kvarkar Kvarkar Copyright Cengage Learning. All rights reserved 1 Copyright Cengage Learning. All rights reserved olmassa ur idealgaslagen olmassa g mol [ m] [] n [ ρ][ R][ T ] [ p] g l atm l mol K ( atm) ( K ) g mol Övning Vilken densitet har F vid NTP (i g/l)? 1.70 g/l ρ gasens densitet T temperaturen i Kelvin P gasens tryck R den universella gaskonstanten Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 4

Avsnitt 5.5 Daltons lag för partialtryck För en blandning av gaser i en behållare gäller att P Total P 1 + P + P 3 +... Det totala trycket i behållaren motsvarar summan av trycken från de enskillda gaserna i blandningen om de vore ensamma i samma behållare. Avsnitt 5.5 lag för partialtryck Daltons lag: p tot p 1 + p +.. + p n Copyright Cengage Learning. All rights reserved 5 Avsnitt 5.5 Daltons lag för partialtryck Övning 7.4 l syrgas vid 5.0 C och 1.30 atm samt 8.50 l helium vid 5.0 C och.00 atm leddes till en tank om 5.81 l vid 5 C. Beräkna det nya partialtrycket syrgas. 6.13 atm Beräkna det nya partialtrycket helium..93 atm Beräkna det nya totaltrycket av båda gaserna. 9.06 atm Än så länge har vi sagt vad som händer med inget om varför det händer. I vetenskapen kommer alltid vad före varför. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 7 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 8 Lagar och teorier Lagar och teorier (se Kapitel ) Lagar: Boyles lag: V 1/P Charles lag: V T Avogadros lag: V n Den ideala gaslagen En lag: sammanfattar vad som sker En teori: förklarar varför det sker förklarar den ideala gaslagen En teori är alltid en förenkling av verkligheten, den är i princip aldrig sann, men den kan likna sanningen om den är bra. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 30 5

Antaganden i kinetiska gasteorin En gasmolekyls rörelse i en behållare 1. Gasmolekylernas andel av gasvolymen är noll.. Gasens tryck orsakas av kollisioner mellan gasmolekylerna och väggen 3. Partiklar kollidererar aldrig och utövar inga krafter på varandra. 4. Gasmolekylernas kinetiska energi är direkt proportionell mot den absoluta temperaturen. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 31 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Betydelsen av temperatur 3 (KE) avg RT Kelvintemperaturen är ett mått på gaspartiklars slumpvisa rörelser och kinetiska energi (KE) Gaspartiklarnas medelhastighet ur kinetiska gasteorin u rms 3RT R 8.3145 J/K mol (J joule kg m /s ) T Temperaturen på gasen (in K) olära massan hos gasen i kg Enheten blir m/s. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 33 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 34 Hastighetsfördelningen hos kvävgasmolekyler vid tre olika temperaturer Avsnitt 5.7 Effusion och Diffusion Diffusion och effusion Diffusion är hastigheten med vilken gaser transporteras i varandra (blandas). Effusion beskriver inflödet av en gas till en behållare i vakuum. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 36 6

Avsnitt 5.7 Avsnitt 5.7 Effusion och Diffusion Diffusion: De relativa diffusionshastigheterna för NH 3 (g) and HCl(g) i luft visas då HCl(g) och NH 3 (g) möts och reagerar och det bildas en vit rök av fast NH 4 Cl(s). Effusion och Diffusion Effusion: Rate of effusion for gas 1 Rate of effusion for gas 1 Diffusion: Distance traveled by gas 1 Distance traveled by gas 1 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 37 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 38 Avsnitt 5.7 Effusion och Diffusion olära volymen hos en ideal gas För 1 mol ideal gas vid 0 C och 1 atm, är volymen hos gasen.4 l. ( 1.000 mol)( 0.0806 L atm/k mol)( 73. K) nrt V.4 L P 1.000 atm NTP normal temperatur och tryck (P) 0 C (73 K) och 1 atm Den molära volymen är.4 l vid NTP. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 39 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 40 an måste korrigera idealgaslagen vid höga tryck och låga temperaturer. Vid högt ökar partiklarnas andel av den totala volymen (antas vara noll i kinetiska gasteorin) Vid låga temperaturer ökar inverkan av mellanmolekylära krafter hos partiklarna (den kinetiska gasteorin försummar dessa krafter) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 41 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 7

PV/nRT borde vara lika med 1, här plottat mot trycket (P) för några verkliga gaser vid 00 K. PV/nRT borde vara lika med 1, här plottat mot trycket (P) för kvävgas vid tre olika temperaturer. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 43 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 44 Korrigering av Idealgaslagen för verkliga gaser [ P + a( n/ V) ] ( V nb) nrt obs korrigerat tryck korrigerad volym Avsnitt 5.9 Egenskaper hos några verkliga gaser Hos en verklig gas är trycket alltid lägre än det förväntade trycket för en ideal gas. Det beror på de intermolekylära krafterna mellan partiklarna i den verkliga gasen. P ideal V ideal Copyright Cengage Learning. All rights reserved 45 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 46 Avsnitt 5.9 Egenskaper hos några verkliga gaser Värden på van der Waals konstanter för några gaser Värdet på konstanten motsvarar hur mycket volym (a) och tryck (b) måste korrigeras för att de observerade storheterna skall motsvara de ideala. Ett lågt värde på a motsvarar låga krafter mellan molekylerna i gasen. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 47 8