แก๊สสมบูรณ์แบบ (Perfect gas) หรือแก๊สในอุดมคติหรือแก๊สสมมติ (Ideal gas)

                      ถ้าแก๊สมีสมบัติต่าง ๆ ดังที่กล่าวไว้ในทฤษฏีจลน์ของแก๊สทุกข้อ  ก็หมายความว่ามีสมบัติเป็นแก๊สอย่างแท้จริง  มีความเป็นแก๊สอย่างสมบูรณ์แบบทุกประการ  แต่ความจริงแล้วไม่มีแก๊สชนิดใดที่จะมีสมบัติครบถ้วนอย่างนั้น  แก๊สที่จะมีสมบัติดังที่ทฤษฎีจลน์ของแก๊สกล่าวไว้จึงไม่มีอยู่จริง  แก๊สที่จะมีสมบัติอย่างนั้นจึงเป็นแก๊สในอุดมคติ (Ideal gas) เท่านั้น

                แก๊สจริง (Real gas)  คือแก๊สทุกชนิดทั้งที่มีอยู่ในโลกและนอกโลก  แก๊สเหล่านี้มีสมบัติต่าง ๆ เทียบเคียงกับสมบัติตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สได้แต่ไม่ทั้งหมด  เรียกว่ามีสมบัติเบี่ยงเบนไปจากทฤษฎีจลน์ของแก๊สมากบ้างน้อยบ้าง  แต่อย่างไรก็ตามถ้าแก๊สจริงอยู่ในภาวะที่อุณหภูมิสูงความดันต่ำ  ก็จะมีสมบัติเป็นไปตามตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สได้มากขึ้น  หรือมีสมบัติใกล้เคียงกับความเป็นแก๊สสมบูรณ์แบบมากขึ้น

                ถ้าอนุโลมว่าแก๊สจริงมีสมบัติเป็นแก๊สสมบูรณ์แบบ  แก๊สทุกชนิดก็จะมีสมบัติเหมือนกันทุกประการ ฉะนั้นแก๊สใด ๆ จำนวน 1.00 โมล  ที่  STP  จะมีสมบัติเหมือนกันได้แก่

                n  =  1  mol

                P = 1 atm

                          T = 273 K

                V = 22.4 dm³

                หาอัตราส่วนระหว่าง  PV :  nT  ดังนี้

             

                                **  ค่า  0.082  เป็นค่าคงที่ของแก๊ส   ใช้สัญลักษณ์เป็นตัว  R  เมื่อเขียนลงในสมการจะเป็นดังนี้

                 

 

                สมการ  PV  =  nRT  เรียกว่าสมการแก๊สสมบูรณ์แบบ (Perfect gas law equation) หรือสมการแก๊สสมมติ (Ideal gas law equation)  ใช้คำนวณสมบัติของแก๊สแทนกฎของบอยล์  ชาร์ลและกฎอื่น ๆ ของแก๊สได้แต่ต้องใช้หน่วยให้ถูกต้อง  ได้แก่

                        P  ต้องใช้หน่วย  atm

         V  ต้องใช้หน่วย  dm³

         T  ต้องใช้หน่วย เคลวิน , K

         R  เป็นค่าคงที่ของแก๊ส = 0.082  atm.dm³.mol^-1.K^-1

        ***  วิชาฟิสิกส์ใช้   R = 8.314  J.mol^-1.K^-1
(คลิ้ก  ชมการอธิบายสมการแก๊สสมบูรณ์แบบ)    (คลิ้ก  ชมการแสดงการใช้สมการแก๊สสมบูรณ์แบบ)

ตัวอย่าง  ใช้ Mg จำนวน 1.00 โมล  ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด HCl ซึ่งมากเกินพอ  เกิดปฏิกิริยาดังสมการ  :  Mg(s)  +  2HCl(aq)  →  MgCl₂(aq)  +  H₂(g)   
-  ถ้าทดลองที่ภาวะ STP  จะได้ H₂ กี่ dm³ 
-  ถ้าทดลองที่อุณหภูมิ  27  ^oC  ความดัน  0.80  atm จะได้  H₂  กี่  dm³

  วิธีทำ  จากสมการ ; จำนวนโมลของ H₂ ที่ได้  =    จำนวนโมลของ Mg  ที่ใช้
                                                          =  1.00  โมล

                -  ถ้าทดลองที่ภาวะ STP  ปริมาตรของ  H₂  จะได้ = 1.00 x  22.4  =  22.4  dm³  ตอบ

                -  ถ้าทดลองที่อุณหภูมิ  27  ^oC  ความดัน  0.80  atm จะได้  H₂  กี่  dm³  คิดได้จากสมการแก๊สสมมติ

                     

แบบฝึกหัด 

1.   A 10.3 L cylinder contains 756.2 grams of Cl₂ at 21.2^oC. How many grams of chlorine must be
     released to reduce the pressure to 22.4 atm assuming ideal gas behavior? (Atomic weight: Cl =  
     35.45). (ans.c) (กระบอกสูบมีปริมาตร  10.3 L  บรรจุแก๊ส Cl₂  เอาไว้  756.2  กรัม  อุณหภูมิ   21.2^oC  ถ้า
     ต้องการทำให้ความดันลดลงเหลือ 22.4 atm  จะต้องปล่อยแก๊ส   Cl₂ ออกไปกี่กรัม  สมมติว่าแก๊สคลอรีนมี
     สมบัติเป็น ideal gas)
     a)   69.5                            b)   21.2                          c)   79.0                       d)   44.2                          e)   15.2

2.  The pressure of argon in an incandescent light bulb is 0.49 atm at 25^oC. If a 150 watt bulb has a
     volume of 182 cm³, how many grams of argon are in the bulb?  (Atomic weight: Ar = 39.95).
     (ans.c)  (ความดันของแก๊สอาร์กอนในหลอดไฟฟ้าเท่ากับ  0.49 atm ที่อุณหภูมิ 25^oC  ถ้าปริมาตรของ
      หลอดไฟคือ  182 cm³  แก๊สอาร์กอนในหลอดไฟดังกล่าวหนักกี่กรัม)
     a)   0.060                    b)   0.082                        c)   0.15                          d)   0.18                       e)   0.10

3.  How many nanograms of helium exist in a 250 mL container at 1.5 x 10^-8 torr and 1200^oC?(Atomic
     weight: He = 4.00). (ans.c)  (แก๊สฮีเลียม  250 mL ความดัน  1.5 x 10^-8 torr  อุณหภูมิ  1200^oC  แก๊ส
     จำนวนนี้มีมวลกี่นาโนกรัม)

     a)   3.3 x 10^-3             b)   2.2 x 10^-4         c)   1.6 x 10^-4          d)   1.6 x 10^-1              e)   2.2 x 10^-2

4.   A 25 L cylinder contains 128 g of nitrogen gas at 10^oC. How many grams of nitrogen must be
     added to increase the pressure to 5.00 atm assuming ideal gas behavior? (Atomic weight: N =
    14.01).(ans.a)  (กระบอกสูบมีปริมาตร  25 L บรรจุแก๊สไนโตรเจน  128 กรัม  อุณหภูมิ  10^oC  ถ้าต้องการทำ
     ให้ความดันเพิ่มขึ้นเป็น  5.00 atm  จะต้องเติมแก๊สไนโตรเจนเข้าไปกี่กรัม)
     a)   22.7                     b)   12.5                       c)   25.4                       d)   18.9                    e)   15.9

5.   A 65.0 L gas cylinder at 5.1 atm and 20^oC contains only nitrogen gas. What is the mass (in   
     grams)  of the nitrogen in the tank?  (Atomic weight: N = 14.01).(ans.a)  (กระบอกมีปริมาตร  65.0 L 
     บรรจุแก๊สไนโตรเจน  มีความดัน  5.1 atm  อุณหภูมิ  20^oC  อยากทราบว่าแก๊สดังกล่าวนี้หนักกี่กรัม)
     a)   3.9 x 10²               b)   1.8 x 10²                 c)   2.5 x 10²                d)   3.4 x 10²               e)   2.2 x 10²

6.  The energy provided by 1 gallon of gasoline could be obtained from 655 g of CH₄. What volume
     (L) of methane would be required at 25^oC and 745 torr?  (Atomic weights: C = 12.01, O = 16.00, H
     = 1.008). (น้ำมันแก๊สโซลีน 1 แกลลอน  สามารถผลิตได้จากแก๊ส  CH₄  655  g  แก๊ส  CH₄  ดังกล่าวนี้มี
     ปริมาตรกี่ลิตร  ที่อุณหภูมิ  25^oC  ความดัน 745 torr )
     a)   9.24 x 10²        b)   1.21 x 10³                       c)   1.02 x 10³                       d)   1.21 x 10⁴         e)   8.62 x 10²

7.  A barge on the Ohio river contains 625 tons of liquid chlorine under pressure. What volume (m³)
    would the chlorine occupy at 730 torr and 20^oC?  (Atomic weight: Cl = 35.45). (เรือลำหนึ่งบรรจุแก๊ส
    คลอรีนเหลว  625  ตัน  ถ้าแก๊สคลอรีนจำนวนนี้อยู่ที่ความดัน  730 torr อุณหภูมิ 20^oC  จะมีปริมาตรกี่ m³  )
     a)   5.00 x 10⁴      b)   1.00 x 10⁵      c)   2.00 x 10⁵      d)   2.00 x 10³      e)   1.00 x 10³

8.  A balloon is filled with 48.3 g of helium at 31^oC and 2.12 atm. What is the volume of the balloon in  
     liters?  (Atomic weight: He = 4.00).  (บัลลูนลูกหนึ่งบรรจุแก๊สฮีเลียม  48.3  กรัม  ที่อุณหภูมิ  31^oC ความ
     ดัน 2.12 atm  บัลลูนมีปริมาตรกี่ลิตร)
     a)   271                       b)   142                     c)   129                d)   301                        e)   176

9.  A 40.0 gram sample of helium is introduced into a 2.24 L cylinder which is heated until the
     pressure is 200 atm. What is the temperature (in ^oC) of the gas?  (Atomic weight: He = 4.00). (แก๊ส
    He  หนัก  40.0  กรัม  บรรจุในกระบอกมีปริมาตร  2.24 L  เมื่อให้ความร้อนจนมีความดัน  200  atm 
    อยากทราบว่าอุณหภูมิของแก๊สเป็นกี่องศาเซลเซียส)
     a)   221                        b)   452                    c)   323                    d)   546                    e)   273

10.  A 162 L drum used for crude oil is steam cleaned. Assuming ideal gas behavior, calculate the
       number of moles of water required to fill the barrel at 1.00 atm if the steam is at 110^oC.  (Atomic
       weights: H = 1.008, O = 16.00). (ans.c) (ถังสำหรับบรรจุน้ำมันดิบขนาด  162  ลิตร  ต้องการล้างถังนี้
       ด้วยไอน้ำ  ที่ความดัน  1.00  atm  อุณหภูมิ  110  ^oC  จะต้องใช้น้ำกี่โมล)
       a)   4.75                         b)   7.23                      c)   5.15                 d)   4.22                  e)   6.42

11.  A pressure of 0.10 torr is obtained using a vacuum pump. Calculate the number of moles in 1.0
       mL of gas at this pressure at 20^oC. (ans.c)  (ปั๊มสุญญากาศมีความดัน  0.10  torr  อุณหภูมิ  20^oC 
       อยากทราบว่าแก๊ส  1.0 mL  มีจำนวนโมลของแก๊สกี่โมล)
       a)   5.1 x 10^-6      b)   3.3 x 10^-8         c)   5.5 x 10^-9         d)   5.1 x 10^-9         e)   5.5 x 10^-6

12.  The Goodyear blimp has 5.12 x 10⁶ liters of helium at 25^oC and 1.00 atm. How many moles of
       helium are in the blimp?(Atomic weight: He = 4.00). (ans.c) (เรือเหาะมีปริมาตร 5.12 x 10⁶ liters 
       บรรจุแก๊สฮีเลียมเอาไว้ที่อุณหภูมิ  25^oC ความดัน 1.00 atm  จงหาจำนวนโมลของแก๊สฮีเลียม)
      a)   2.09 x 10²           b)   2.58 x 10⁵               c)   2.09 x 10⁵                d)   2.58 x 10²             e)   3.32 x 10⁴

13.  The Goodyear blimp has 5.1 x 10⁶ liters of helium at 25^oC and 1.00 atm. How many molecules of
       helium are in the blimp? (Atomic weight: He = 4.00). (ans.b)  ((เรือเหาะมีปริมาตร 5.12 x 10⁶ liters 
       บรรจุแก๊สฮีเลียมเอาไว้ที่อุณหภูมิ  25^oC ความดัน 1.00 atm  จงหาจำนวนโมเลกุลของแก๊สฮีเลียม)
       a)   2.6 x 10²⁷               b)   1.3 x 10²⁹               c)   2.9 x 10²⁹               d)   2.6 x 10²⁸           e)   1.3 x 10²⁸

14.  An oxygen sample has a volume of 4.50 L at 27^oC and 800.0 torr. How many oxygen molecules
      does it contain? (Atomic weight: O = 16.00). (ans.b) (แก๊สออกซิเจนตัวอย่างมีปริมาตร  4.50  ลิตร 
       อุณหภูมิ  27 ^oC  จงหาจำนวนโมเลกุลของแก๊สออกซิเจนจำนวนนี้)
       a)   2.32 x 10²⁴               b)   1.16 x 10²³                      c)   5.8 x 10²³                  d)   5.8 x 10²²         e)   1.16 x 10²²

15.  How many molecules of helium exist in a 250 mL container at 1.5 x 10^-8 torr and 1200^oC?
       (Atomic weight: He = 4.00). (ans.b) (จงหาจำนวนโมเลกุลของแก๊สฮีเลียมซึ่งมีปริมาตร  250 mL  ความ
       ดัน  1.5 x 10^-8 torr อุณหภูมิ  1200^oC)
       a)   2.5 x 10¹²                  b)   2.5 x 10¹⁰                   c)   1.9 x 10¹³                    d)   2.3 x 10¹³           e)   3.0 x 10¹⁰

16.  Calculate the density, g/L, of Freon-12, CF₂Cl₂ at STP.    (Atomic weights: C = 12.01, F = 19.00,
       Cl = 35.45). (ans.c)  (จงหาความหนาแน่นของแก๊สฟรีออน-12 ( g/L )  CF₂Cl₂ ที่ STP.   
       a)   4.98                 b)   3.80                               c)   5.39                        d)   6.14                        e)   4.35

17.  What is the density (g/L) of nitrogen at STP?  (Atomic weight: N = 14.01). (ans.c) (แก๊สไนโตรเจนที่
       STP  มีความหนาแน่นกี่กรัม/ลิตร)
       a)   0.800                    b)   0.312                        c)   1.25                         d)   1.60                        e)   0.625

18.  What is the density (g/L) of pure oxygen gas at STP?  (Atomic weight: O = 16). (ans.c) (แก๊ส
       ออกซิเจนบริสุทธิ์  ที่ STP  มีความหนาแน่นกี่กรัม/ลิตร)
       a)   1.52                  b)   1.12                           c)   1.43                       d)   1.34                               e)   1.24

19.  What is the density in g/L of BrF₃ at 425 torr and 77^oC?  (Atomic weights: Br = 79.90, F = 19.00).
      (ans.c) (แก๊ส   BrF₃  ที่ความดัน  425 torr อุณหภูมิ  77^oC  มีความหนาแน่นกี่กรัม/ลิตร)
      a)   2.24                   b)   1.92                     c)   2.66                        d)   1.72                       e)   1.33

20.  Calculate the density (g/L) of Freon-12, CF₂Cl₂ at 30.0^oC and 0.954 atm.
       (Atomic weights: C = 12.01, F = 19.00, Cl = 35.45). (ans.c) (แก๊สฟรีออน-12 มีสูตรโมเลกุล CF₂Cl₂ 
       อุณหภูมิ  30.0^oC ความดัน  0.954 atm  มีความหนาแน่นกี่กรัม/ลิตร)
       a)   6.14                                    b)   7.58                                       c)   4.64                                           d)   3.80                                 e)   5.22

21.  What is the density (g/L) of carbon dioxide at 30.3^oC and 744 mm Hg?
       (Atomic weights: C = 12.01, O = 16.00). (ans.c)  (แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ  30.3^oC ความ
       ดัน 744 mm Hg  มีความหนาแน่นกี่กรัม/ลิตร)
       a)   1.61                        b)   1.42                        c)   1.73                      d)   1.28                        e)   1.85

22.  A scientist in a mountain kingdom decides to define 20^oC and 700 mm Hg as standard
      conditions. What is the molar volume (L) that students will learn in the kingdom? (ans.c)
      (ถ้านักวิทยาศาสตร์ในอาณาจักรแห่งหุบเขา  กำหนดให้ภาวะมาตรฐานของแก๊สอยู่ที่อุณหภูมิ  20 ^oC
       ความดัน700 mm Hg  อยากทราบว่าปริมาตรต่อโมลของแก๊สเป็นกี่ลิตรต่อโมล)
      a)   24.3                             b)   22.4                       c)   26.1                           d)   25.4                          e)   20.6

23.  The pressure on the surface of Venus is 90.0 atm and the temperature is 475^oC. What is the
       molar volume (L) that Venusian chemistry students will learn? (ans.c)  (ความดันบนพื้นผิวดาวพุธคือ 
       90.0 atm  และมีอุณหภูมิ  475^oC  อยากทราบว่านักเรียนที่เรียนเคมีบนดาวพุธ  ต้องใช้ปริมาตร/โมลของ
       แก๊สเป็นกี่ลิตร)
      a)   22.4                           b)   0.942                     c)   0.682                          d)   8.18                               e)   0.248

24.  The surface atmospheric pressure on Mars is 4.6 mm Hg. At high noon the surface temperature
       is about 20^oC. What is the molar volume (L) that Martian chemistry students will learn? (ans.c)
       (ถ้าความดันบรรยากาศที่พื้นผิวของดาวอังคารคือ  4.6 mm Hg และมีอุณหภูมิ 20^oC  อยากทราบว่า
       นักเรียนที่เรียนเคมีอยู่บนดาวอังคารจะคิดปริมาตรต่อโมลของแก๊สได้กี่ลิตร)
       a)   3.70 x 10³                 b)   24.0                  c)   3.97 x 10³                 d)   22.4              e)   2.40 x 10³

25.  Four identical 1.0 L flasks contain the following gases each at 0^oC and 1 atm pressure. Which
       gas has the most molecules?  (Atomic weights: H = 1.008,Cl = 35.45, N = 14.01, C = 12.01).
       (ans.c) (แก๊สในแต่ข้อต่อไปนี้เมื่อมีปริมาตร  1.0 ลิตร  อุณหภูมิ  0 ^oC  ความดัน  1 atm  เท่ากัน  ชนิดใดมี
       จำนวนโมเลกุลมากที่สุด)
       a)   Cl₂                         b)   NH₃                        c)   all gases are the same             d)   CH₄                       e)   HCl

26.  Five identical 1.0 L flasks contain the following gases each at 0^oC and 1 atm pressure. Which
       gas has the lowest density?(Atomic weights: H = 1.008, Cl = 35.45, N = 14.01, C = 12.01).
       (ans.c) (แก๊สแต่ละชนิดต่อไปนี้เมื่อมีปริมาตร  1.0  ลิตร  อุณหภูมิ  0^oC ความดัน 1 atm  ชนิดใดจะมีความ
       หนาแน่นต่ำสุด)
      a)   NH₃                           b)   Cl₂                         c)   CH₄                                  d)   C₂H₄                                e)   HCl

27.  A molecular element weighing 3.24 x 10^-2 g at 550^oC in a 56.0 mL bulb has a pressure of 239.2
       mm Hg. What is the molecular weight of the gas? (ans.a) (แก๊สชนิดหนึ่งมีน้ำหนัก  3.24 x 10^-2 g ที่
       อุณหภูมิ 550^oC   มีปริมาตร   56.0 mL และมีความดัน 239.2 mm Hg  จงหามวลโมเลกุลของแก๊สนี้)
       a)   124                     b)   136                          c)   104                        d)   92                            e)   116

28.  The density of a gaseous element at 310^oC and 775 mm Hg is 2.64 g/L. What is the molecular
       weight of the element? (ans.a)  (แก๊สชนิดหนึ่งมีความหนาแน่น  2.64 g/L ที่อุณหภูมิ  310^oC ความดัน
       775 mm Hg  แก๊สดังกล่าวนี้มีมวลโมเลกุลเท่าไร)
       a)   124                          b)   84                          c)   114                            d)   93                                    e)   106

29.  At 900^oC and 25 torr, the density of a certain element in the gaseous state is 1.33 x 10^-2 g/L.
       Using the atomic weights given in parenthesis, determine the identity of the element. (ans.a) 
       (แก๊สชนิดใดตามที่กำหนดให้ต่อไปนี้  มีความหนาแน่น  1.33 x 10^-2 g/L  ที่อุณหภูมิ  At 900 ^oC  ความดัน
       25 torr  จงใช้มวลอะตอมตามที่กำหนดให้ในวงเล็บมาคิด)
       a)   K(39)                          b)   Na(23)                 c)   Rb(85.5)                   d)   Hg(201)                          e)   Ne(20)

30.  A 1.00 g sample of SF_x has a volume of 416 mL at 745 mm Hg and 75^oC. What is the value of x?
      (Atomic weights: S = 32.06, F = 19.00). (ans.e) (แก๊ส  SF_x จำนวน  1.00  กรัม  มีปริมาตร 416 mL มี
      ความดัน 745 mm Hg และ 75 ^oC   อยากทราบว่า x  มีค่าเท่าไร
       a)   4                         b)   1                           c)   3                          d)   6                             e)   2

31.  Carbon forms a number of fluorocarbons several of which are listed below. For which compound
       would a 0.400 g sample occupy 159 cm³ at 75^oC and 0.640 atm?  (Atomic weights: C = 12.01, F
      = 19.00). (ans.e)  (สารประกอบฟลูออโรคาร์บอนมีหลายชนิดดังแสดงในแต่ละข้อ  อยากทราบว่าชนิดใด
       เมื่อนำมา  0.40  กรัม  จะมีปริมาตร  159 cm³ ที่อุณหภูมิ 75^oCและความดัน 0.640 atm)
      a)   CF₄                       b)   C₃F₆                             c)   C₂F₄                       d)   C₂F₆                         e)   C₃F₄

Size : 3.40 KBs Upload : 2014-02-13 22:23:22

ติชม กำลังแสดงหน้า 1/0 << 1 >>

ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ? 0 คะแนนโหวด สร้างโดย : K-Me สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์