Kalkulator hukum gas ideal

Judul SEO (55): Kalkulator Hukum Gas Ideal - Selesaikan PV = nRT Deskripsi meta (152): Selesaikan PV = nRT untuk tekanan, volume, mol, atau suhu. Pilih R yang cocok, konversi °C ke K, dan lihat kapan model ideal berhenti berfungsi.

Skema: WebApplication + FAQPage + BreadcrumbList

Kalkulator Hukum Gas Ideal menyelesaikan nilai PV = nRT untuk variabel yang dibiarkan kosong. Masukkan tekanan, volume, jumlah, dan suhu dengan konstanta gas R; alat mengembalikan hal yang tidak diketahui dan menunjukkan aritmetika substitusi. Suhu dikonversi menjadi kelvin sebelum diselesaikan sehingga Celsius tidak pernah masuk ke hasil kali seolah-olah itu mutlak.

Selesaikan PV = nRT untuk variabel apa pun

Empat besaran yang dapat diukur menggambarkan sampel gas ideal: tekanan, volume, jumlah mol, dan suhu absolut. Produk PV sama dengan nRT, sehingga satu yang tidak diketahui mengikuti setelah tiga lainnya dan R yang cocok diketahui. Alat mengisi bidang kosong dan mencetak angka yang disubstitusi dengan satuan sehingga kesalahan satuan campuran tetap terlihat.

P = nRT / V
V = nRT / P
n = PV / RT
T = PV / nR

Masukkan tiga nilai yang diketahui ditambah satu R yang dipilih, lalu baca nilai keempat. Ketika keempatnya sudah disertakan, bandingkan PV dengan nRT sebagai pemeriksaan konsistensi. Ketidakcocokan biasanya berarti satuan campuran atau suhu Celsius yang tidak dikonversi. Perilaku ideal mengasumsikan partikel titik, tanpa tarik, dan tumbukan elastis. Udara dekat suhu ruang dan satu atmosfer cukup dekat untuk sebagian besar laboratorium pengajaran; uap dekat saturasi atau CO2 dekat titik kritis tidak.

Angka signifikan harus mengikuti input yang paling lemah. Tekanan yang diketahui oleh dua angka tidak membenarkan pelaporan volume hingga lima desimal meskipun mesin floating-point dapat mencetaknya.

Pilih nilai R yang tepat

Konstanta gas R adalah keluarga konstanta yang berbeda secara numerik yang mengkodekan konversi satuan, bukan satu string digit universal tunggal. Menggunakan 8.314 saat tekanan berada di atmosfer dan volume dalam liter menghasilkan hasil yang tidak masuk akal namun tetap terlihat presisi. Cocokkan R dengan satuan tekanan dan volume pada pernyataan masalah sebelum menyelesaikan.

R (perkiraan)	Ketika P dan V masuk
0.082057 L·atm· K⁻¹·mol⁻¹	liter dan atmosfer
8.314 J· K⁻¹·mol⁻¹	m³ dan pascal (SI), atau bentuk energi
62.364 L·Torr· K⁻¹·mol⁻¹	liter dan torr (mmHg)
8.314e-5 m³·bar· K⁻¹·mol⁻¹	m³ and bar

Nilai fixture untuk pekerjaan litre-atmosfer di situs ini adalah R = 0.082057 L·atm· K⁻¹·mol⁻¹. Nilai pengajaran yang dibulatkan seperti 0.0821 sudah cukup untuk soal dua angka signifikan; pertahankan digit tambahan ketika input membenarkannya. Dengan R = 8.314 J· K⁻¹·mol⁻¹, produk nRT memiliki satuan joule, yang sama dengan Pa·m³. Konversi cm³ menjadi m³ dan kPa ke Pa sebelum mempercayai mode SI.

Ubah suhu ke kelvin

Suhu hukum gas harus mutlak. Celsius dan Fahrenheit adalah skala yang digeser; memasukkan 25 ke dalam PV = nRT seolah-olah kelvin meremehkan T kira-kira satu orde besaran untuk pekerjaan laboratorium sehari-hari dan mengacaukan semua variabel lainnya. Konversi dulu, lalu kalikan.

T(K) = t(°C) + 273.15

Jadi 25 °C menjadi 298.15 K. Nol °C adalah 273.15 K, bukan nol. Nilai Celsius negatif tetap positif kelvin hingga nol mutlak. Fahrenheit mengonversi dengan T(K) = (t(°F) - 32) × 5/9 + 273.15, atau konversi ke Celsius terlebih dahulu. Kalkulator menerapkan langkah +273.15 ketika input Celsius dipilih. Jika masalah sudah menyatakan kelvin, biarkan satuan pada K agar offset tidak diterapkan dua kali.

Rankine adalah skala absolut lain yang digunakan dalam beberapa teks teknik AS. Lebih memilih kelvin kecuali R yang ditugaskan dibuat untuk Rankine, dan jangan pernah mencampur Rankine dengan R berbasis kelvin.

Hitung volume mol 1 pada STP

Volume molar standar adalah pemeriksaan klasik bahwa R, T, dan P terhubung dengan benar. Teks pengantar sering memperlakukan STP sebagai 1 atm dan 273.15 K (0 °C). Untuk satu mol gas ideal, input tersebut seharusnya mengembalikan sekitar 22.4 liter ketika R adalah konstanta liter-atmosfer yang digunakan di sini.

V = nRT / P
V = (1.000 × 0.082057 × 273.15) / 1.000
V ≈ 22.41 L

Itulah angka yang familiar "sekitar 22.4 liter per mol". Beberapa badan standar mendefinisikan STP secara berbeda (misalnya 100 kPa dibandingkan 1 saat ini). Selalu baca P dan T mana yang disebut standar dalam tabel sebelum membandingkan volume.

Pemeriksaan suhu ruangan pada 25 °C. N dan P yang sama = 1.000 atm, T = 298.15 K:

V = (1.000 × 0.082057 × 298.15) / 1.000 ≈ 24.47 L

Satu mol menempati volume lebih besar pada 25 °C dibandingkan pada 0 °C pada tekanan yang sama. Kalkulator Hukum Gas Ideal seharusnya sesuai dengan angka-angka ini ketika R = 0.082057 dan satuan adalah L dan atm. Mengganti hanya T sambil menahan P dan n tetap adalah pemeriksaan langsung gaya hukum Charles di dalam persamaan penuh.

Menerapkan hukum gas gabungan

Jumlah gas yang tetap berarti PV/T tetap konstan antara dua keadaan, yang merupakan hukum gas gabungan. Tekanan, volume, dan suhu masing-masing dapat berubah; mol tidak. Selesaikan untuk satu hal yang tidak diketahui setelah eksperimen sebelum dan sesudah ketika n tidak berubah dan model ideal masih berlaku.

P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2

Contoh: gas pada 1.00 atm dan 2.00 L dan 298.15 K didinginkan hingga 273.15 K pada tekanan konstan.

V2 = V1 × (T2 / T1) = 2.00 × (273.15 / 298.15) ≈ 1.83 L

Hukum Boyle (T tetap), hukum Charles (P tetap), dan hukum Gay-Lussac (V tetap) adalah kasus khusus dari relasi yang sama. Bentuk gas ideal penuh diperlukan ketika n juga berubah, misalnya ketika gas ditambahkan ke silinder. Pertahankan kedua suhu dalam kelvin; membatalkan nilai Celsius dalam rasio tidak valid karena titik nol berbeda.

Pahami kapan hukum gas ideal gagal

Gas nyata berpisah dari PV = nRT ketika molekul menempati volume yang signifikan atau saling menarik dengan kuat. Tekanan tinggi mengemas partikel cukup dekat sehingga ukuran terbatas menjadi penting. Suhu rendah memperkuat daya tarik relatif terhadap energi kinetik. Dekat kondensasi, volume dan tekanan yang diukur dapat melewatkan prediksi ideal dalam fraksi besar.

van der Waals dan persamaan gas riil lainnya menambahkan koreksi (a untuk atraksi, b untuk volume yang dikecualikan). Gunakan koreksi tersebut ketika sebuah masalah menyatakan konstanta kritis atau ketika faktor kompresibilitas Z = PV/nRT bergeser jauh dari 1. Untuk udara kering pada 1 atm dan 25 °C, Z cukup dekat dengan 1 sehingga estimasi ideal biasanya berada dalam satu persen; kenyamanan itu hilang untuk refrigeran dalam saluran pembuangan kompresor.

Campuran masih menggunakan hukum ideal dengan total P dan total n ketika setiap komponen berperilaku ideal (hukum Dalton tentang tekanan parsial). Campuran non-ideal membutuhkan fugasitas, yang tidak diklaim oleh kalkulator ini. Laporkan Z di samping estimasi ideal ketika suatu proses beroperasi dekat kondisi kritis agar pembaca mengetahui batas modelnya.

Daftar periksa unit sebelum menyelesaikan

Daftar periksa singkat mencegah bencana pekerjaan rumah biasa sebelum aljabar dimulai. Konversi suhu ke kelvin. Cocokkan satuan volume dan tekanan ke R. Ekspresikan jumlah dalam mol (massa / massa molar saat gram diberikan). Selesaikan, lalu bulatkan hingga presisi input terlemah agar desimal tambahan tidak menunjukkan akurasi palsu.

1. Konversi suhu ke K.
2. Konversi volume ke satuan yang sesuai dengan R (L dengan 0.082057; m³ dengan SI R).
3. Konversi tekanan ke unit pencocokan (atm, Pa, torr, bar).
4. Jumlah ekspresi dalam tahi lalat.
5. Selesaikan dan bulatkan ke input terlemah.

Melewatkan langkah kelvin adalah kesalahan yang menghasilkan suhu "lab" 25 K dan tekanan yang tidak masuk akal. Pemilih satuan pada kalkulator ada untuk membuat mode kegagalan itu terlihat. Pairing dengan halaman berat molekul membahas kerja formula-ke-mol ketika massa sampel diberikan bukan n.

Pertanyaan yang sering diajukan

Ringkasan

Kalkulator Hukum Gas Ideal menyelesaikan PV = nRT setelah suhu berada pada skala kelvin dan R mencocokkan satuan tekanan-volume. Dengan R = 0.082057 L·atm· K⁻¹·mol⁻¹, satu mol pada 1 atm dan 273.15 K menempati sekitar 22.4 L; pada 25 °C (298.15 K) jumlah yang sama menempati sekitar 24.5 L.

Pengaturan ulang gabungan gas mencakup perubahan keadaan tetap-n, dan pengecualian gas nyata berlaku ketika Z bergeser dari 1.