Kas yra idealių dujų įstatymas?

Idealiųjų dujų dėsnis yra lygtis, naudojama chemijoje, apibūdinanti „idealiųjų dujų“ – hipotetinės dujinės medžiagos, kuri juda atsitiktinai ir nesąveikauja su kitomis dujomis, – elgesį. Lygtis suformuluota kaip PV = nRT, o tai reiškia, kad slėgis ir tūris yra lygus molių skaičiui, padaugintam iš idealių dujų konstantos ir temperatūros. Idealiųjų dujų dėsnis paprastai naudojamas su SI vienetų sistema, todėl P yra paskaliais, V yra kubiniais metrais, n yra bematis ir reiškia molių skaičių, R yra džauliais, padalytas iš kelvinų kartų molių, o T yra kelvinai. Dėsnis taip pat gali būti pateiktas kaip PV = NkT, kai dalelių skaičius (N) pakeičia molių skaičių, o Boltzmanno konstanta pakeičia idealiųjų dujų konstantą.

Vienas svarbus elementas, kurį turi suprasti dirbantys su idealiųjų dujų įstatymu, yra tai, kad jis veikia tik idealizuotose, teorinėse situacijose. Tikros dujos nevienodu laipsniu sąveikauja tarpusavyje ir su savimi, ir ši sąveika mažina dujų dalelių judėjimo atsitiktinumą. Pavyzdžiui, esant žemai temperatūrai ir aukštam slėgiui, traukos jėgos tarp dujų gali žymiai pakeisti dujų elgseną. Esant pakankamai žemai temperatūrai ir aukštam slėgiui, daugelis dujų netgi tampa skysčiais, tačiau idealių dujų įstatymas tokio elgesio neatsižvelgia.

Idealiųjų dujų dėsnis gali būti naudojamas įvairiais būdais, tačiau jie beveik visada susiję su teorinėmis situacijomis. Idealiųjų dujų dėsnį galima naudoti norint nustatyti bet kurias nežinomas idealių dujų savybes, darant prielaidą, kad žinomos kitos savybės. Jei, pavyzdžiui, žinomas slėgis, molių skaičius ir temperatūra, tūrį galima apskaičiuoti naudojant paprastą algebrą. Kai kuriais atvejais idealų dujų dėsnį galima naudoti realiose situacijose, tačiau tik su dujomis, kurių elgesys tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis tiksliai atitinka dėsnį, ir net tada jis gali būti naudojamas tik kaip apytikslis.

Idealiųjų dujų įstatymas paprastai labai išsamiai mokomas vidurinės mokyklos ir kolegijos bendrosios chemijos pamokose. Studentai naudojasi įstatymais, kad išmoktų chemijos skaičiavimo pagrindus ir dažnai prieš taikydami lygtį turi atlikti keletą vienetų konvertavimo. Įstatymas taip pat iliustruoja keletą svarbių sąvokų apie dujų elgesį. Pavyzdžiui, tai rodo, kad dujinės sistemos slėgio padidėjimas paprastai atitinka tūrio sumažėjimą ir atvirkščiai. Svarbu suprasti parodytus ryšius, net jei lygtis negali būti naudojama tiksliems faktinių dujinių sistemų skaičiavimams.