กฎรวมของแก๊ส วิธวินท์ 28

กฎรวมของแก๊ส โดย นาย วธิ วนิ ท์ พรมบุตร ม.5/2 เลขท่ี 28

คานา รายงานฉบบั นเ้ีป็นส่วนหนง่ึ ของวชิ า เคมี ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 5 โดยมจี ุดประสงค์เพอื่ ศกึ ษาความรู้ทไ่ีด้จากเรอื่ ง กฎรวมของแก๊ส ซงึ่ รายงานนม้ี เีนอ้ื หาเกยี่ วกบั ความรู้จาก Google ซง่ึ มาจากแหลง่ ขอ้ มูลทเ่ีชอ่ื ถอื ได้ จดั ทาโดย นาย วธิ วนิ ท์ พรมบุตร ม .5/2 เลขท่ี 28

•ผูจ้ ดั ทาได้เลอื กหวั ขอ้ นใ้ีนการทารายงาน เนอื่ งมาจากเป็นเรอ่ื งทนี่ ่าสนใจและ ต้อง ขอขอบคุณ http://www.satriwit3.ac.th/ext ernal_newsblog.php?links=172 7ผูใ้ หค้ วามรู้และแนวทาง การศกึ ษา เพอื่ น ๆ ทุกคนทใ่ีห้ ความ ชว่ ยเหลอื มาโดยตลอดผูจ้ ดั ทาหวงั ว่า รายงานฉบบั นจ้ี ะใหค้ วามรู้ และเป็น ประโยชนแ์ ก่ผูอ้ ่านทุก ๆ ท่าน

แบบฝึ กหดั ก่อนเรยี น •1.สูตรของกฎรวมแก๊สคอื ขอ้ ใด A.P1V1=P2V2 B. V1=V2 N1 N2 C. P1V1=P2V2 T1 T2 D. V1=V2 T1 T2

2 ทสี่ ภาวะมาตรฐาน STP แก๊สทุกชนดิ 1โม ลมรค่าเท่ากบั ขอ้ ใด •a.20.4 L •b.21.4 L •c.22.4 L •d.23.4 L 3 น้าหนกั อะตอมของคาร์บอน (C) เท่ากบั 12 และ ของไฮโดรเจน(H) เท่ากบั 1 จงหา น้าหนกั ของแก๊สมเีทน (CH4) 10.0 L ที่ STP •a.7.14 •b.8.14 •c.9.14 •d.10.14

กฎรวมแก๊สอธบิ ายความสมั พนั ธ์ของ อะไร? a.ความสมั พนั ธ์ระหว่างปรมิ าตรกบั มวล ของแก๊ส b.ความสมั พนั ธ์ระหว่างความดนั กบั มวล ของแก๊ส c.ความสมั พนั ธ์ระหว่างความดนั กบั อุณหภูมแิ ละปรมิ าตร d.ความสมั พนั ธ์ระหว่างอุณหภมู กิ บั มวล ของแก๊ส

•บอลลูนลูกหนง่ึ บรรจุฮเีลยี มเขา้ ไป 0.095 mol มปี รมิ าตร 1.90 dm3 ถา้ เตมิ ไฮโดรเจนเขา้ ไปอกี 0.125 mol โดยใหค้ วามดนั และ อุณหภูมคิ งท่ี บอลลูนจะมปี รมิ าตร เป็นกล่ี ูกบาศก์เดซเิมตร •a) 2.5 •b) 4.4 •c) 5.0 •d) 8.8

กฎรวมแก๊ส (Combined gas law) เป็นการนากฎของบอยล์ และกฎของ ชาร์ล มารวมกนั มผี ลใหห้ าปรมิ าตรของแก๊สทม่ี ี จานวนโมล (หรอื มวล) คงท่ี แต่มกี าร เปลยี่ นแปลงทงั้ อุณหภมู แิ ละความดนั พร้อม กนั *บอยล์ ; n , T คงที่ V แปรผกผนั กบั P * ชาร์ล n , P คงที่ V แปรผนั ตรงกบั T เคลวนิ *กฎรวมแก๊ส n คงที่ V จะเป็นอยา่ งไรเมอื่ P และ T เปลยี่ นแปลงพร้อมกนั

•การทดลองทาใหท้ ราบว่าเมอื่ ให้ จานวนโมล (n) ของแก๊ส คงที่ จากนนั้ ทาให้ P และ T เปลย่ี นแปลงไปพร้อม ๆ กนั ปรมิ าตรของแก๊สกจ็ ะ เปลย่ี นแปลงไปค่าหนงึ่ แต่ พบว่าอตั ราส่วนระหว่าง • PV : T หรอื

•เป็นค่าคงที่ เมอื่ ทดลองหลาย ๆ ครง้ั เขยี นแสดงได้ดงั น้ี สมการทใ่ีชใ้ นการคดิ คานวณด้วย กฎรวมของแก๊สคอื * P1 กบั P2 ต้องเป็น หน่วยเดยี วกนั * V1 กบั V2 ต้องเป็น หนว่ ยเดยี วกนั *T1 กบั T2 ต้องเป็นเคล วนิ เสมอ

และจากกฎรวมแก๊สจะได้ •P คอื ความดนั ของแก๊ส (atm , mmHg) •V คอื ปรมิ าตรของแก๊ส (cm3 , dm3) •n คอื จานวนโมลของแก๊ส (mol) •T คอื อุณหภมู ใินหนว่ ยเคลวนิ (K) •R คอื ค่าคงทข่ี องแก๊ส (0.082058 dm3.atm/mol.K) •M คอื มวลโมเลกุลของแก๊ส (g/mol) •w คอื มวลของแก๊ส (g)

•กฎรวมแก๊ส ได้จากการนาเอากฎของบอยล์ กฎของ ชาร์ล มารวมกนั จะได้ ความสมั พนั ธ์ ของ P, V, T ดงั น้ี •กฎของบอยล์ V ∞ 1 เมอ่ื อุณหภูมิ และมวลของแก๊สคงท่ี P กฎของชาร์ล V ∞ T เมอื่ ความดนั และมวลของแก๊สคงที่ ดงั นนั้ V ∞ T P V = kT P PV = k T หรอื P1TV11 = P2TV22

•ตัวอย่างที่ 1 ใช้ Mg จานวน 1.00 โมล ทาปฏกิ ริ ยิ ากบั สารละลายกรด HCl ซง่ึ มากเกนิ พอ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดงั สมการ Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(a q) ถ+า้ ทดHล2อ(งgท)ภี่ าวะ จะได้ H2 กี่ - STP dm3 - ถา้ ทดลองทอ่ี ุณหภูมิ 27 oC ความ ดนั 0.80 atm จะได้ H2 ก่ี dm3 • วิธีทา จากสมการ ; จานวนโมลของ Hที่ ได้=จานวนโมลของ Mg ทใี่ช้ = 1.00 โมล •- ถา้ ทดลองทภ่ี าวะ STP จะได้ xH2 1.00 22.4 = 22.4 dm3 ตอบ •- ถา้ ทดลองทอี่ ุณหภมู ิ 27 oC ความ ดนั 0.80 atm จะได้ โHด2ยเปกร่ียี บdเmทยี3บกตบั ้อง คดิ ด้วยกฎรวมของแก๊ส ภาวะ STP

ใชส้ ูตร

ตวั อยา่ งที่ 2 แก๊สชนดิ หนง่ึ ปรมิ าตร 3 dm3 บรรจุในภาชนะ ภายใต้ความดนั 740 mmHg อุณหภูมิ 80 ํC ปรมิ าตรของแก๊สนท้ี ่ี STP จะเท่ากบั กล่ี ูกบาศก์ เดซเิ มตร วธิ ที า จากสูตร P1V1 = P2V2 T1 T2 740 mmHg X 3 dm3 = 760 mmHg X V2 273 + 80 K 273 K 740 mmHg X 3 dm3 = 760 mmHg X V2 273 K 353 K = 740 mmHg X V2 353 K X 3 dm3 X 273 K 760 mmHg V2 = 2.26 dm3

ตวั อย่างที่ 3 แก๊สแอมโมเนยี จานวนหนงึ่ วดั ปรมิ าตร ได้ 10 ลติ ร ที่ 15 ํC และ 720 ทอรร์ จงหาปรมิ าตรของแก๊สนถ้ี า้ เพม่ิ อุณหภมู เิป็น 27 ํC และความ ดนั เป็น 780 ทอรร์ วธิ ที า จากสูตร P1V1 = P2V2 T1 T2 720 torr X 10 L = 780 torr X V2 273 + 27 K 273 + 15 K 720 torr X 10 L = 780 torr X V2 300 K 288 K = 720 torr X 10 V2 L X 300 K 288 K X 780 torr = 9.62 L = 9.62 ลติ ร ปรมิ าตรของแก๊สน้ี

แบบฝึ กหดั หลงั เรยี น •1.อากาศระดบั สูง มปี รมิ าตร 1.41 x 104 L บรรจุดว้ ยแก๊ส helium ทอ่ี ุณหภูมิ 21oC ความ ดนั 745 torr เมอื่ ลอยขน้ึ ไปสูง 20 กโิลเมตร ซงึ่ มอี ุณหภูมิ - 48oC ความดนั 63.1 torr บลั ลูนจะมปี รมิ าตรก่ี ลติ ร) a) 1.58 x 105 • b) 1.27 x 105 • c) 2.18 x 105 • • d) 1.89 x 105

•2.(อากาศ 2.00 ลิตร ที่อุณหภมู ิ - 50oC มคี วามดัน 700 torr ถ้าเพมิ่ อุณหภมู เิ ป็ น 50 oC และเพมิ่ ปริมาตร เป็ ร 4.00 ลิตร จะมี ความดันกี่ torr) •a) 552 •b) 507 •c) 410 •d) 440

•3.(ที่ STP แก๊สจานวนหน่ึงมี ปรมิ าตร 5.00 L ถ้าเปล่ียน อุณหภมู ิเป็ น 80 oC ความดัน 800 torr จะมปี ริมาตรก่ีลิตร) •a) 5.56 •b) 6.14 •c) 6.98 •d) 6.75

•4.แก๊สชนดิ หนง่ึ มปี รมิ าตร 0.5 m3 อุณหภูมิ 200 K และความดนั 1 atm จงหาปรมิ าตรของแก๊สนท้ี อ่ี ุณหภมู ิ 600 K และความดนั 2 atm •a)0.75 m3 •b)1.00 m3 •c)1.50 m3 •d)1.75 m3

5.แก๊สในถงั ปรมิ าตร 8.31 m3 ความดนั 10 atm และอุณหภูมิ 500 K ต่อมาแก๊ส รว่ั ไปบางส่วนจนมคี วามดนั 2 atm และ อุณหภูมิ 400 K แก๊สรวั่ ไปกโ่ีมล •a)1.0 x 103 mol •b)1.5 x 103 mol •c)4.5 x 103 mol •d)5.0 x 103 mol •

เฉลยแบบฝึ หดั ก่อนเรยี น 1.c 2.c 3.a 4.c 5.a

เฉลยแบบฝึ กหดั หลงั เรยี น 1.a 2.c 3.b 4.d 5.b

บรรณานุกรม •ผูค้ ดิ ค้นกฎรวมของแก๊ส •โรเบริ ์ธ บอยล์ (องั กฤษ: Robert Boyle; FRS; 25 มกราคม ค.ศ. 1627 – 31 ธนั วาคม ค.ศ. 1691) นกั ปรชั ญา ธรรมชาติ นกั เคมี นกั ฟิสกิ ส์ และนกั ประดษิ ฐ์ ในช่วงครสิ ต์ศตวรรษท่ี 17 เป็นผูค้ ดิ ค้นกฎ ของบอยล[์ 1] ซงึ กลา่ วว่า เมอ่ื อุณหภูมแิ ละ มวลของแก๊สคงท่ี ปรมิ าตรของแก๊สจะ แปรผกผนั กบั ความดนั •แมง้ านวจิ ยั ส่วนใหญ่ของบอยลจ์ ะมรี ากฐานอยู่ กบั วชิ าเลน่ แร่แปรธาตุแบบดง้ั เดมิ แต่ปจั จุบนั เขา ได้รบั ยกย่องใหเ้ ป็นนกั เคมยี ุคใหมค่ นแรก เป็น หนงึ่ ในผูก้ ่อตงั้ เคมแี ห่งยุคใหม่

Robert Boyle