Калькулятор закона идеального газа

Закон идеального газа связывает четыре измеряемых свойства газа: абсолютное давление P, объём V, количество вещества n и абсолютную температуру T. Его краткая форма — PV = nRT, где R — универсальная газовая постоянная. Калькулятор использует R = 8.314462618 J/(mol·K) и единицы СИ: давление в паскалях, объём в кубических метрах, количество вещества в молях, температуру в кельвинах. Выберите искомую величину и задайте остальные три. Давление вычисляется как nRT, делённое на V; объём — nRT на P; количество вещества — PV на RT; температура — PV на nR. Это алгебраические преобразования одного уравнения, поэтому согласованность единиц обязательна. Литр равен 0.001 кубического метра, килопаскаль — 1,000 паскалей, а для перевода градусов Цельсия в кельвины прибавляют 273.15. Давление и температура должны быть абсолютными. Манометрическое давление показывает разность с окружающим атмосферным давлением и не подходит для прямой подстановки. Сначала прибавьте к нему атмосферное давление. Шкала Кельвина начинается с абсолютного нуля и предотвращает физически бессмысленные отрицательные абсолютные температуры, возникающие при прямом использовании Цельсия. Объём должен описывать пространство, занятое газом, а количество вещества — число молей в том же состоянии. Слово «идеальный» обозначает допущения модели. Частицы имеют пренебрежимо малый объём, не испытывают межмолекулярного притяжения и сохраняют энергию при столкновениях. Реальные газы лучше всего приближаются к этим условиям при низком или умеренном давлении и достаточно высокой температуре. При высоком давлении, вблизи конденсации или критической точки размер молекул и притяжение становятся важны. Тогда вводят коэффициент сжимаемости или выбирают уравнение состояния реального газа. Несмотря на упрощения, PV = nRT — одно из самых полезных соотношений химии и физики. Оно применяется при планировании экспериментов, оценке газа в баллонах, пневматических расчётах, анализе вентиляции, рассуждениях о погоде и учебных задачах. Оно также проясняет тенденции: при постоянных объёме и количестве вещества давление растёт с абсолютной температурой; при постоянных давлении и количестве вещества объём растёт с температурой; при постоянных давлении и температуре добавление газа увеличивает объём. Рассматривайте результат как состояние, предсказанное идеальной моделью. Значащие цифры должны соответствовать качеству исходных данных. Расчёты сосудов или процессов, важных для безопасности, требуют подходящих данных о свойствах, проектных норм и запасов. Для обычных задач, где идеальное поведение — разумное приближение, калькулятор даёт прямое и понятное решение для любой из четырёх переменных.