Chemistry

ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ


ของแข็ง หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก อนุภาคอยู่ใกล้ชิดกัน ดังนั้นจึงมีรูปร่างและปริมาตรของมันเอง โดยไม่เปลี่ยนไปตามรูปร่างของภาชนะที่บรรจุ

ของเหลว หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง อนุภาคไม่ได้อยู่ชิดกันอย่างของแข็ง จึงมีปริมาตรที่แน่นอน แต่มีรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ

ก๊าซ หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยมาก อนุภาคฟุ้งกระจายจนเต็มภาชนะที่บรรจุตลอดเวลา มีปริมาตรและรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะของภาชนะที่บรรจุ
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ( The Kinetic Theory of Gases ) ใช้อธิบายสมบัติทางกายภาพของก๊าซ


1. ก๊าซประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ เป็นจำนวนมาก อนุภาคเหล่านี้อยู่ห่างกันมากและไม่มีแรงกระทำต่อกัน
2. โมเลกุลของก๊าซมีมวล และมีขนาดเล็กมาก จนถือว่าโมเลกุลเป็นศูนย์
3. โมเกลุของก๊าซเคลื่อนที่อย่างอิสระ ด้วยอัตราเร็วคงที่ตลอดเวลาในแนวเส้นตรง
4. เมื่อโมเลกุลของก๊าซชนกันเอง หรือ ผนังของภาชนะ จะมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ระหว่างกันได้ แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานรูปอื่น
5. ที่อุณหภูมิเดียวกันก๊าซทุกชนิดจะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน และแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน E = mv2
6. ความดันของก๊าซจะเกิดจากการที่โมเลกุลเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะเท่านั้น การชนกันเองจะไม่ทำให้เกิดความดัน โดยความดันจะสูงถ้าโมเลกุลชนผนังด้วยความเร็วและความแรงสูง รวมถึงความถี่ในการชนผนังภาชนะสูง



กฎของบอยล์ (Boyle , s Law)

“ เมื่อใช้อุณหภูมิและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผกผันกับความดัน ”

P1V1 = P2V2 = P3V3

กฎของชาร์ลส์ (Charles , law)

“ เมื่อความดันและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันโดยตรง กับอุณหภูมิเคลวิน ”

= =

กฎของเกย์ลุสแซก (Gay - Lussac, s Law)

“ เมื่อปริมาตรและมวลของก๊าซคงที่ ความดันของก๊าซจะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ”

= หรือ =

กฎของอาโวกาโดร (Avogadro, s law)

“ เมื่ออุณหภูมิและความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันโดยตรงกับปริมาณ (จำนวนโมล) ของก๊าซนั้น ”

= หรือ =

กฎรวมของก๊าซ และ สมการภาวะของก๊าซอุดมคติ (Combined gas law : equation state of ideal gas)

กฎรวมก๊าซ เป็นการนำกฎของบอยล์และกฎของชาร์ลส์มารวมกัน เพื่อแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง P , V และ T


ใช้ความสัมพันธ์ดังนี้ =


สมการภาวะของก๊าซอุดมคติ

PV = nRT


ทฤษฎีจลน์กับกฎของบอยล์

ที่อุณหภูมิคงที่ โมเลกุลของก๊าซชนิดเดียวกันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ยคงที่ เมื่อทำให้ปริมาตรของก๊าซลดลงโดยที่จำนวนโมเลกุลเท่าเดิม โมเลกุลที่อยู่ในภาชนะจะอัดกันแน่นมากขึ้น และมีโอกาสชนกับผนังบ่อยครั้งขึ้น หรือมีความดันเพิ่มขึ้น และเมื่อทำให้ปริมาตรเพิ่มขึ้นจะก่อให้เกิดที่ว่างมากขึ้น เป็นผลทำให้โมเลกุลชนกับผนังภาชนะน้อยลง ซึ่งความดันจะลดลง

ทฤษฎีจลน์กับกฎของชาร์ลส์

เมื่ออุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้นจะทำให้ความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลของก๊าซเพิ่มขึ้น โมเลกุลจึงชนกับผนังของภาชนะได้บ่อยและแรงขึ้น ทำให้ความดันภายในภาชนะเพิ่มขึ้น เมื่อความดันเพิ่มจนมากกว่าความดันภายนอก ก๊าซในระบบจะขยายตัวออกเพื่อรักษาความดันให้คงที่ (ความดันภายในเท่ากับความดันภายนอก) ปริมาตรของก๊าซจึงเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกันเมื่อลดอุณหภูมิ โมเลกุลของก๊าซจะเคลื่อนที่ช้าลงทำให้อัตราการชนผนังภาชนะลดลง ความดันของระบบจึงลดลง

ดังนั้น ก๊าซในระบบจึงหดตัวลงเพื่อจะทำให้ความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซจึงลดลง

ทฤษฎีจลน์กับกฎของเกย์ – ลูสแซก

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พลังงานจลน์และความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลเพิ่มขึ้น อัตราการชนผนังภาชนะและความเร่งในการชนเพิ่มขึ้น แต่ปริมาตรภาชนะคงที่จึงทำให้ความดันของก๊าซในระบบเพิ่มขึ้น