Что такое калькулятор объёма идеального газа?
Этот инструмент рассчитывает объём, который занимает идеальный газ, на основе уравнения состояния \(PV = nRT\), преобразованного для нахождения объёма: \(V = nRT/P\). Введите количество вещества (в молях), абсолютную температуру (в кельвинах) и давление (в паскалях) — и калькулятор выдаст объём в кубических метрах и литрах. Это универсальный инструмент по физике и химии, который работает в любой точке мира.
Как пользоваться калькулятором
Укажите три величины: количество вещества газа (\(n\)), температуру в кельвинах (\(T\)) — не забудьте перевести её из градусов Цельсия, прибавив 273,15 — и давление в паскалях (\(P\)). Одна стандартная атмосфера равна 101 325 Па. В расчётах используется универсальная газовая постоянная в системе СИ \(R = 8{,}314462618\ \text{Дж/(моль}\cdot\text{К)}\), поэтому, если все исходные данные заданы в единицах СИ, объём гарантированно получится в кубических метрах.
Разбор формулы
Уравнение состояния идеального газа связывает четыре параметра состояния. Выразив \(V\) из формулы \(PV = nRT\), получаем $$V = \frac{nRT}{P}$$ Объём растёт при увеличении количества молей или повышении температуры и уменьшается с ростом давления. Модель предполагает, что молекулы имеют пренебрежимо малый собственный объём и не взаимодействуют между собой — это отличное приближение для большинства газов при умеренном давлении и температуре, заметно превышающей температуру кипения.
Пример расчёта
Для 1 моля газа при 273,15 К и 101 325 Па: $$V = \frac{1 \times 8{,}314462618 \times 273{,}15}{101\,325} \approx 0{,}022414\ \text{м}^3$$ то есть 22,414 литра — это знакомый всем молярный объём идеального газа при стандартных условиях (нормальных температуре и давлении, н.у.).
Частые вопросы
Какие единицы измерения использовать? Берите моли, кельвины и паскали, чтобы получить результат в кубометрах по системе СИ. Значение в литрах — это просто \(\text{м}^3 \times 1000\).
Как перевести градусы Цельсия в кельвины? Прибавьте к температуре по Цельсию 273,15.
Точна ли формула для реальных газов? Нет — это идеализированная модель. Реальные газы отклоняются от неё при высоком давлении или низкой температуре, где точнее работают уравнения вроде уравнения Ван-дер-Ваальса.
