กฎของชาร์ล (Charles ^, s law)

       ในปี ค.ศ. 1778  (พ.ศ.2321 หลังจากการค้นพบของบอยล์ 116 ปี)   จ๊าก–อาเล็กซองเดร์–เซซา ชาร์ล (Jacqes A.C. Charles) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับปริมาตรของแก๊ส ที่มีจำนวนโมลและความดันคงที่  พบว่าปริมาตรของแก๊สแปรผันตรง  ( varies directly ) กับอุณหภูมิเคลวิน  และอัตราส่วนระหว่าง  ปริมาตร :  อุณหภูมิ  เป็นค่าคงที่ ; (n , P คงที่ , V  แปรผันตรงกับ T เคลวิน )  ;

                           
           

       

ตัวอย่างผลการทดลอง

                เขียนแสดงในรูปของสัญลักษณ์
                -  ปริมาตรแปรผันตรงกับอุณหภูมิ  เขียนว่า  T

-  อัตราส่วนระหว่าง  ปริมาตร :  อุณหภูมิ  เป็นค่าคงที่  เขียนว่า 
                เมื่อมีการทดลองซ้ำหลาย ๆ ครั้ง  จำนวน  จึงมีหลายครั้งด้วย  เช่น 

 สมการเพื่อการคิดคำนวณด้วยกฎของชาร์ลคือ              

*  V₁ กับ V₂  ต้องเป็นหน่วยเดียวกัน  อาจเป็น dm³ , cm³  หรือหน่วยปริมาตรอื่น ๆ ก็ได้
* T₁  กับ  T₂  ต้องเป็นอุณหภูมิเคลวินเสมอ
                 (คลิ้ก ชมการอธิบายกฎของชาร์ล)       (คลิ้ก ชมการทดลองตามกฎของชาร์ล)

ตัวอย่าง  ใช้ Mg จำนวน 1.00 โมล  ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด HCl ซึ่งมากเกินพอ  เกิดปฏิกิริยาดังสมการ  :  Mg(s)  +  2HCl(aq)  →  MgCl₂(aq)  +  H₂(g)   
-  ถ้าทดลองที่ภาวะ STP  จะได้ H₂ กี่ dm³         
-  ถ้าทดลองที่อุณหภูมิ  27  ^oC  ความดัน  1.00  atm จะได้  H₂  กี่  dm³

วิธีทำ  จากสมการ ; จำนวนโมลของ H₂ ที่ได้     =    จำนวนโมลของ Mg  ที่ใช้
                                                           =  1.00  โมล
                -  ถ้าทดลองที่ภาวะ STP  จะได้ H₂  1.00 x  22.4  =  22.4  dm³  ตอบ
                -  ถ้าทดลองที่อุณหภูมิ  27  ^oC  ความดัน  1.00  atm จะได้  H₂  กี่  dm³  ต้องคิดด้วยกฎของชาร์ล
                                                                                          

**  คำถาม  แก๊ส  H₂  จำนวน  22.4  dm³  กับแก๊ส  H₂  จำนวน  24.62  dm³  ที่คำนวณได้  มีจำนวนโมลเท่ากันหรือไม่

แบบฝึกหัด 

1.  A balloon is filled to 5.60 liters in a store at 20^oC and then is taken outside where the temperature
     is 38^oC. What is the resulting volume (L) of the balloon? (ans.a) ; (ลูกโป่งขณะที่อยู่ในอาคารมีปริมาตร   
     5.60 ลิตร  อุณหภูมิ  20 ^oC เมื่อนำออกไปภายนอกอาคารซึ่งมีอุณหภูมิ  38 ^oC ปริมาตรของลูกโป่งจะเป็นกี่
     ลิตร)
     a)   5.94                       b)   6.28                          c)   5.80                            d)   6.18                           e)   5.25

2.   A sample of a gas at 300 K and 700 torr occupies 60.0 mL. What temperature (^oC) is necessary to  
      increase the volume to 75.0 mL at the same pressure? (ans.a) ; (แก๊สชนิดหนึ่งมีปริมาตร  60.0  ml 
      ที่อุณหภูมิ  300 K  ความดัน  700  torr  ถ้าต้องการทำให้ปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็น  75.0  ml  จะต้องใช้อุณหภูมิ
      กี่  ^oC)
      a)   102                            b)   121                 c)   129                 d)   56                              e)   85

3.  A sample of neon that occupies 125 cm³ at 737 mm Hg and 30^oC is heated to 60^oC at constant
    pressure. What is the new volume (cm³)? (ans.a) (แก๊สนีออนมีปริมาตร  125 cm³ ที่ความดัน 737 mm
     Hg อุณหภูมิ  30^oC เพิ่มอุณหภูมิเป็น  60^oC  จะมีปริมาตรกี่  cm³)
     a)   137                             b)   142                 c)   133                                 d)   131                                   e)   127

4.  A 0.432 liter sample of O₂ is collected at 745 mm Hg and 24^oC. What volume (L) will the gas
    occupy at 0^oC at the same pressure? (ans.a) (แก๊ส O₂ 0.432 ลิตร  มีความดัน  745 mm Hgที่อุณหภูมิ
    24^oC. ถ้าเปลี่ยนอุณหภูมิเป็น  0^oC ความดันเท่าเดิม  ปริมาตรจะเป็นกี่ลิตร)
    a)   0.397                    b)   0.362                      c)   0.421                         d)   0.407                e)   0.385

5.   A balloon is filled with air and has a volume of 3.25 L at 30^oC. The balloon is placed in a freezer at
     -10^oC. What is the volume of the balloon at this temperature? (ans.a) (บัลลูนลูกหนึ่งบรรจุอากาศ  มี
      ปริมาตร3.25 Lที่  30^oC  ถ้านำไปอยู่ที่อุณหภูมิ -10^oC  ปริมาตรจะเป็นเท่าไร)
      a)   2.82                   b)   3.74                           c)   2.02                         d)   2.30                                 e)   2.56

6.  แก๊สที่มีจำนวนโมลและความดันคงที่  ณ อุณหภูมิ  27 ^oC  ถ้าเพิ่มอุณหภูมิเป็น  127 ^oC  ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น
     กี่เท่า

                    1.  4.7                           2.  1.33                                   3.  0.75                                   4.  0.21

7.  แก๊ส X มีปริมาตร  11.2  dm³  ที่  STP  ถ้าต้องการทำให้แก๊ส X  มีปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็น  5  เท่า  ของปริมาตร
     เดิม  จะต้องเพิ่มอุณหภูมิขึ้นกี่เคลวิน  โดยความดันและมวลคงที่

                     1.  1365                                      2.  1092                                 3.  842                          4.  530

8.   แก๊สซึ่งมีจำนวนโมลและความดันคงที่  มีปริมาตร  8.5  dm³  ที่อุณหภูมิ  29  ^oC  เมื่อเพิ่มอุณหภูมิเป็น  125 
     ^oC  จะมีปริมาตรกี่ dm³  และเมื่อต้องการให้มีปริมาตรเหลือ  5  dm³  จะต้องใช้อุณหภูมิกี่ ^oC

9.  A sample of 23.0 L of NH₃ gas at 10.0 ^oC  is heated  at constant pressure until it fills a volume of
    50.0 L. What is a new temperature in ^oC? (แก๊สแอมโมเนีย 23.0 ลิตร อุณหภูมิ 10.0 ^oC   เพิ่มอุณหภูมิ
    โดยความดันคงที่  จนมีปริมาตร  50.0  ลิตร  อุณหภูมิเป็นกี่ ^oC)

10.  If a sample of 4.17 L of  C₂H₆  gas  at  725  ^oC  is  cool  to  175  ^oC  at  constant  pressure,  What 
       is  the  new  volume?  (แก๊ส C₂H₆ 4.17 ลิตร  อุณหภูมิ  725  ^oC    ลดอุณหภูมิลงเหลือ 175  ^oC   โดย
       ความดันคงที่  ปริมาตรจะเป็นเท่าไร)

11.  A  fix  quantity  of  gas  at  a  constant  pressure  occupies  a  volume  of  8.50 L  at  a 
       temperature  of  29.0 ^oC.  Use  Charles’s  law  to  calculate  the  following:  (แก๊สซึ่งมีปริมาณคงที่ 
       มีปริมาตร  8.50 L  ที่อุณหภูมิ  29.0 ^oC  จงในกฎของชาร์ล  คำนวณหาค่าต่าง ๆ ในข้อต่อไปนี้)

                a.  the  volume  the  gas  will  occupy  if  the  temperature  increase  to  125  ^oC. (ถ้าเพิ่มอุณหภูมิ
            เป็น 125 ^oC ปริมาตรจะเป็นเท่าไร)

                b.  the  temperature  in  degree  Celsius  at  which  the  volume of the  gas will be 5.00  L. (ถ้าทำ
           ให้มีปริมาตร 5.00 ลิตร  อุณหภูมิจะเป็นกี่องศาเซลเซียส)

12.  Calculate  the  final  volume  of  each  of  these  gases.  The  pressure  remain  constant  at  1 
       atm. (จงคำนวณหาปริมาตรของแก๊สในแต่ละข้อ  โดยกำหนดให้ความดันเป็น 1 atm คงที่)

                a.  27.8  mL  of  HI  at  24.5  ^oC  is  heat  to  400  ^oC.  (แก๊ส  HI  27.8  mL  ที่อุณหภูมิ  24.5  ^oC  เพิ่ม
            อุณหภูมิเป็น  400  ^oC  ปริมาตรจะเป็นกี่  mL)

                b.  23.3  L  of  CH₄  at  300  K  is  cooled  to  150 K.  (แก๊ส  CH₄ 23.3  L  อุณหภูมิ  300  K  เมื่อลด
           อุณหภูมิเหลือ  150  K  จะมีปริมาตรกี่ L)

                c.  0.0754 L  of  SO₂  at  40  ^oC  is  heated  to  75  ^oC.  (แก๊ส  SO₂  0.0754 L  ที่อุณหภูมิ  40  ^oC  เพิ่ม
        อุณหภูมิเป็น  75  ^oC ปริมาตรจะเป็นกี่  L)

Size : 48.16 KBs Upload : 2014-02-13 20:49:01

Comment(s) Current Page(s) 1/0 << 1 >>

Vote this Content ? 0 Vote(s) Create by : K-Me Status : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์