SlideShare a Scribd company logo
1 of 16
Download to read offline
1


รายวิชา ฟสิกสพื้นฐานและเพิ่มเติม 3        ใบความรู 6.2 ผลการเรียนรูที่ 6
                                                                        
รหัสวิชา ว 40203 ระดับชั้น ม. 5                              ใชประกอบแผนจัดการเรียนรูที่ 6
                      ความสัมพันธระหวางปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิของแกส
         จากการศึกษาเรื่องสาร สถานะของสารเมื่อพิจารณาโมเลกุลของสาร จะไดวาแกสจะมีระยะหาง
ระหวางโมเลกุลมากที่สุด เมื่อเทียบกับรัศมีของโมเลกุล ทําใหแรงดึงดูดระหวางโมเลกุลมีคานอยมาก เมื่อเทียบ
กับ ของแข็ง และ ของเหลว ดังนั้นการพิจารณาเกี่ยวกับแกส จะตองพิจารณา ใหแกส เปน แกสในอุดมคติ
(Ideal gas) ซึ่งจะมีสมบัติดังนี้
          1. ไมมีแรงกระทําระหวางโมเลกุลของแกส ยกเวนเมื่อเกิดการชนกันเทานั้น จึงไมมีพลังงานศักย จะ
มีแตพลังงานจลนเทานั้น
          2. โมเลกุลเปนทรงกลม มีขนาดเล็กมาก และเทากันทุกโมเลกุล ทําใหโมเลกุลสามารถอยูไดทุกแหง
ในภาชนะ
         3. ไมวาโมเลกุลของแกสจะชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะที่บรรจุ ถือวาเปนการชนแบบยืดหยุน
สมบูรณ คือไมมีการสูญเสียพลังงานจลนหลังการชน ทําใหโมเลกุลของแกสมีอัตราเร็วคงตัว
           สารที่อยูในสถานะแกส โมเลกุลโมเลกุลจะเคลื่อนที่ไดอยางอิสระและฟุงกระจายเต็มภาชนะที่
บรรจุ และพบวาปริมาตรของแกสขึ้นกับความดัน อุณหภูมิ และมวล สมการที่แสดงความสัมพันธระหวาง
ปริมาณทั้งหลายเรียกวา กฏของแกส ซึ่งพัฒนาปรับปรุงมาจากกฏของบอยลและชารล ปจจุบันแกสอาจแบง
ออกไดเปนสามชนิด ดังนี้
      1. แกสอะตอมเดี่ยว (monatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแกสชนิดนี้ประกอบดวยอะตอมเพียง
อะตอมเดียวเชน แกสฮีเลียม(He) นออน(Ne) อารกอน(Ar)
                                ี          
        2. แกสอะตอมคู (diatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแกสชนิดนี้ประกอบดวยอะตอม 2 อะตอม เชน
แกสไฮโดรเจน(H2) ออกซิเจน (O2) ไนโตรเจน(N2)
        3. แกสหลายอะตอม หนึ่งโมเลกุลของแกสชนิดนี้ประกอบดวยอะตอมตั้งแต 3 อะตอม ขึ้นไป เชน
แกสโอโซน(O3) มเทน(CH4) แอมโมเนย(NH3) ซัลเฟอรไดออกไซด( SO2)
                ี                ี
            เลขอโวกาโดร (Avogadro’s number, NA) คือ จํานวนอะตอมของคารบอน 12 (C-12) ซึ่งมีมวล
รวมกันได 12 กรัม พอดี สารที่มีจํานวนโมเลกุลชนิดชนิดเดียวกันรวมกันได NA โมเลกุลจะบัญญัติไววา 1 โมล
(mole) ปจจุบันพบวา NA มีคาเทากับ 6.02 x 1023 โมเลกุลตอโมล
                                          NA = 6.02 x 1023 mole -1
2


       นั่นคือ แกส ไฮโดรเจน 6.02       x 1023 โมเลกุล คือ 1 โมลของแกสไฮโดรเจน
                                                                     
                     แกส ออกซิเจน 12.04 x 1023 โมเลกุล คือ 2 โมลของแกสออกซิเจน
                     แกส ไนโตรเจน 3.01 x 1023 โมเลกุล คือ 0.5 โมลของแกสไนโตรเจน

                                     𝑛𝑛 =
                                                                       
                                             𝑁𝑁
                                            𝑁𝑁 𝐴𝐴
       จากความสัมพันธ

      เมื่อ          N เปนจํานวนโมเลกุลของแกส
                     n เปนจํานวนโมลของแกส


                                                       𝑀𝑀 = 𝑚𝑚𝑁𝑁𝐴𝐴
       และมวลของแกสชนิดตางๆ จํานวน 1 โมล เรียกวา มวลโมลาร (M) ของแกส
                                                                       

ถา           m เปนมวลของแกส 1 โมเลกุล จะไดวา
                          
       ตาราง แสดงโมเลกุลของแกสชนิดตาง ๆ
                              แกส
                                            มวลโมลาร(g/mole)
                              He                   4.00
                              Ne                  20.00
                               Ar                 40.00
                               H2                  2.00
                               N2                 28.00
                               O2                 32.00
                              Cl2                 71.00
3


                                 กฎของบอยล (Boyle’s Law)
            เมื่อทดลองโดยใชกระบอกฉีดยา
และปด ปลายกระบอกฉีดยา เมื่อกดกาน
        
กระบอกฉีดยา ทําใหปริมาตรของแกสใน
กระบอกฉีดยาลดลง และเมื่อปลอยมือกาน
กระบอกฉีดยาจะเลื่อนกลับสูตําแหนงเดิม
ในทํานองเดียวกันเมื่อดึงกานกระบอกฉีดยา
ขึ้น ทําใหปริมาตรของแกสในกระบอกฉีด
เพิ่มขึ้น และเมื่อปลอยมือกานกระบอกฉีด
ยาจะเลื่อนกลับสูตําแหนงเดิม สามารถใช
ทฤษฎีจลนของแกสอธิบายไดวา           เมื่อ
ปริมาตรของแกสในกระบอกฉีดยาลดลง ทา         ํ
ใหโมเลกุลของแกสอยูใกลกันมากขึ้น จึงเกิด
การชนกันเองและชนผนังภาชนะมากขึ้น
เปนผลใหความดันของแกสในกระบอกฉีด
ยาเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตอนเริ่มตน ในทางตรงกันขามการเพิ่มปริมาตรของแกสในกระบอกฉีดยาทําใหโมเลกุล
ของแกส อยูหางกัน การชนกันเองของโมเลกุลของแกสและการชนผนังภาชนะนอยลง ความดนของแกสใน
                                                                                      ั        
กระบอกฉีดยาจึงลดลง

       นักวิทยาศาสตรไดทําการทดลองเพื่อศึกษาความสัมพันธระหวางปริมาตรกับความดันของแกส โดย
ควบคุมใหอุณหภูมิคงที่ ไดผลดังตารางตอไปนี้

     การทดลอง                ปริมาตร                 ความดน ั                  PV
       ครั้งที่             (V , dm3)              (P , mmHg)            (mmHg. cm3)
        1                      5.00                     760                3.80 x 103
        2                     10.00                     380                3.80 x 103
        3                     15.00                     253                3.80 x 103
        4                     20.00                     191                3.82 x 103
        5                     25.00                     151                3.78 x 103
        6                     30.00                     127                3.81 x 103
        7                     35.00                     109                3.82 x 103
        8                     40.00                     95                 3.80 x 103
        9                     45.00                     84                 3.78 x 103
4


          จากผลการทดลองในตารางพบวา ผลคูณของความดันกับปริมาตร (PV) ของแกสในการทดลองแตละ
                                                                                                
ครั้งมีคาคอนขางคงที่ และเมื่อเขียนกราฟแสดงความสัมพันธระหวางความดันกับปริมาตรของแกสจะไดดัง รูป
ตอไปนี้

                                                            จากขอมูลในตารางและจากกราฟพบวา
                                                    ขณะท่ี อุณหภูมิคงที่ ถาปริมาตรของแกสเพิ่มขึ้นจะ
                                                    ทําใหความดันของแกสลดลง และเมื่อปริมาตรของ
                                                    แกสลดลง ความดันของแกสจะเพิ่มขึ้น

                                                            รอเบิรต บอยล (Robert Bolye) นกเคมี
                                                                                             ั
                                                    ชาวอังกฤษ ไดศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนปริมาตร
                                                    ของแกสในป ค.ศ. 1662 (พ.ศ. 2205) และสรุปเปน
                                                          
                                                    กฎเรียกวา “กฎของบอยล” ซึ่งมีสาระสําคัญดังนี้

                                                     “เมื่ออุณหภูมิและมวลของแกสคงที่ ปริมาตรของ
                                                    แกสจะแปรผกผันกับความดัน”




http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gaslaw/boyl
es_law.swf
5


ถาให P แทนความดนของแกส V แทนปริมาตรของแกส ความสัมพันธตามกฎของบอยลเขียนแสดง
                      ั 
ความสัมพันธไดดังนี้
                                                            1
                                          V       α
                                                            P

       คาคงที่ k ใน สมการนี้ขึ้นอยูกับอุณหภูมิ ปริมาตร มวลของแกส และลักษณะเฉพาะของแกสแตละ
ชนิด และจากผลการทดลองพบวาผลคูณระหวางปริมาตและความดันของแกสมีคาคงที่เสมอ ดังนั้นถาให
P1 และ V1 เปนความดันและปริมาตรที่สภาวะที่ 1 จะไดวา

                                          P1V1 = k                     ………. (1)

และถาให P1 และ V1 เปนความดันและปริมาตรที่สภาวะที่ 1 จะไดวา

                                          P2V2 = k                     ………. (2)

       (1) = (2)                          P1V1 = P2V2

        ผลที่ไดจากกฎของบอยลเมื่อนํามาเขียนกราฟโดยใหความดันเปนแกนตั้ง และปริมาตรเปนแกนนอน
จะไดกราฟ



                                     จากกราฟถาอุณหภูมิเปลี่ยนไปจะไดกราฟที่มีลักษณะไฮเปอรโบลาและ
                                   พบวาอุณหภูมิยิ่งสูงขึ้น ลักษณะของเสนกราฟเกือบจะเปนเสนตรง

                                           จากกราฟนี้ กราฟแตละเสนแสดงความสัมพันธระหวางความดัน
                                   กับปริมาตรที่ตางกัน และไดกราฟที่มีลักษณะเปนเสนโคง ซึ่งไมสามารถ
                                   บอกไดชัดเจนวาเปนไปตามกฎของบอยลหรือไม




       แตถาเขียนกราฟระหวางความดันกับสวนกลับของปริมาตรจะ
ไดกราฟที่เปนเสนตรง ซึ่งถาหากมีการเบี่ยงเบนเกิดขึ้น เสนจะเ บนออก
จากแนวเสนตรงอยางเห็นไดชัด
6


ตวอยางท่ี 1 แกสจํานวน 15 g มีปริมาตร 10 ลิตร ที่ความดัน 150 mmHg เมื่ออุณหภูมิคงที่ ถาเปลี่ยน
 ั 
ความดันเปน 50 mmHg แกสจะมีปริมาตรเทาใด

วิธีทํา                    P1 = 150 mmHg ,               P2 = 50 mmHg

                           V1 = 10 ลิตร ,                V2 = ?

          จากสูตร         P1V1 = P2V2

                     150 x 10 = 50 x V2

                           V2 = 30 ลิตร


ตวอยางท่ี 2
 ั              ในกระบอกสูบมีอากาศปริมาตรระดับหนึ่ง วัดความดันอากาศได 2.4 x 105 นิวตันตอตาราง
                                   6
เมตร เมื่ออัดอากาศใหมีปริมาตรเปน    ของปริมาตรเดิม อยากทราบขณะนั้นความดันอากาศจะเปนเทาใด
                                   7
เมื่ออุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่
วิธีทํา             จาก          P1V1            = P2V2
                                                              6
                          ( 2.4 x 105 N/m2 )( V ) = ( P2 )(     V)
                                                              7

                                                   ( 2.4 x 10 5 N/m 2 )( V )
                                 P2              =            6              = 2.8 x 105 N/m2
                                                                V
                                                              7
                    ตอบ   ความดันอากาศจะเปน 2.8 x 105 นิวตันตอตารางเมตร
7


                                  กฎของชารล (Charle’s Law)
                                          
           ในการทดลองจุมกระบอกฉีดยา ซึ่งบรรจุน้ําจํานวนหนึ่งลงในน้ํารอน น้ําในกระบอกฉีดยาจะถูกดัน
ออก ในทางตรงกันขาม ถาจุมกระบอก
ฉีดยาลงในน้ําเย็น น้ําจากภายนอกจะเขา
ไปแทนที่อากาศในกระบอกฉีดยา นั่นคือ
การเพิ่มอุณหภูมิมีผลใหปริมาตรของแกส
เพิ่มขึ้น และการลดอุณหภูมิมีผลให
ปริมาตรของแกสลดลงดวย          แสดงวา   
อุณหภูมิมีผลตอการเปลี่ยนแปลงปริมาตร
ของแกส การเปลี่ยนแปลงนี้ใชทฤษฎีจลน
         
ของแกสอธิบายไดวา การเพิ่มอุณหภูมิมี
ผลทําใหพลังงานจลนเฉลี่ยของแกส
เพิ่มขึ้น โมเลกุลของแกสจึงเคลื่อนที่เร็ว
ขึ้น ทําใหโมเลกุลชนกันเองและชนผนัง
ภาชนะมากขึ้น รวมทงพลงงานในการชน
                      ้ั ั
กันสูงขึ้นดวย เปนผลใหความดันของแกส
ในกระบอกฉีดยาสูงขึ้นดวย จึงดันน้ําออกจากกระบอกฉีดยาจนความดันของแกสภายในเทากับภายนอก จึง
สังเกตเห็นวาแกสในกระบอกฉีดยามีปริมาตรเพิ่มขึ้น ในกลับกันเมื่อลดอุณหภูมิ พลังงานจลนเฉลี่ยของแกสใน
กระบอกฉีดยาจะลดลง ทําใหการชนกันเองระหวางโมเลกุลของแกสและการชนผนังภาชนะนอยลง รวมทง               ้ั
พลังงานในการชนลดลง ความดันของแกสในกระบอกฉีดยาจึงต่ํา อากาศภายนอกซึ่งมีความดันสูงกวาจึงดันน้ํา
ใหเขาไปในกระบอกฉีดยา ความดันภายในจึงเพิ่มขึ้นจนเทากับความดันภายนอก จึงสังเกตเห็นวาปริมาตรของ
แกสในก ระบอกฉีดยาลดลงจนกระทั่งคงที่ จึงสรุปไดวา อุณหภูมิเปนอีกปจจัยหนึ่งที่มีผลตอการเปลี่ยน
    
ปริมาตรของแกส

          จากผลการทดลองพบวาเมื่อนํา ขอมูลมาเขียนกราฟ จะไดกราฟเสนตรงที่มีความชัน (Slope) คงท่ี
  และทําใหคาดคะเนไดวา ถาลดอุณหภูมิของแกสลงเรื่อย ๆ แกสจะไมมีปริมาตร หรือมีปริมาตรเปนศูนยที่
 อุณหภูมิ –273OC แตโดยความเปนจริงแกสจะไมสามารถมีปริมาตรเปนศูนยได เนื่องจากเมื่อลดอุณหภูมิลง
 เรื่อย ๆ แกสจะเปลี่ยนสถานะเปนของเหลวกอนที่อุณหภูมิจะถึง –273OC ซึ่งนักวิทยาศาสตรไดกําหนดให
                  อุณหภูมิ –273OC มีคาเทากับ 0 เคลวิน (K) โดยมีความสัมพันธดังนี้

                                      T = 273 + tOC
8


        เมื่อทดลองศึกษาการเปลี่ยนปริมาตรของ แกสเมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิ พบความสัมพันธระหวางปริมาตร
แกสกับอุณหภูมิในหนวยองศาเซลเซียสและในหนวย เคลวิน ดังตาราง

  การทดลองครั้งที่        T ( OC )          T(K)             V (cm3)        V/T (cm3/K)
       1                     10              283               100              0.35
       2                     50              323               114              0.35
       3                    100              373               132              0.35
       4                    200              473               167              0.35

       จากตารางจะเห็นวา เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิในหนวยเซลเซียสเปนหนวยเคลวิน อัตราสวนระหวาง
ปริมาตรกับอุณหภูมิเคลวินจะมีคาคงที่

        จาก–อา เล็กซองเดร–เซซา ชารล (Jacqes A.C. Charles)
นักวิทยาศาสตรชาวฝรั่งเศส ไดศึกษาความสัมพันธระหวางอุณหภูมิกับ
ปริมาตรแกส ในป ค.ศ.1778 (พ.ศ.2321) และสรุปความสัมพันธเปนกฎ
เรียกวา กฎของชารล ซึ่งมีใจความ ดังนี้
                    



        “เมื่อมวลและความดันของแกสคงที่ ปริมาตรของแกสจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ”
9




อางอิง http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gasl
aw/charles_law.swf



       จากกฎของชารล สามารถเขียนเปนความสัมพันธไดดังนี้

                       V       ∝        T

                       V       =        kT
                        V
                               =        คาคงตัว = k
                        T
       เนื่องจากอัตราสวนระหวาง V กบ T คงท่ี ดังนั้น
                                    ั
                        V1              V2
                               =
                        T1              T2

      ถาให V1 เปนปริมาตรของแกสที่อุณหภูมิ T1

             V2 เปนปริมาตรของแกสที่อุณหภูมิ T2
10




ตวอยางท่ี 3 แกสชนิดหนึ่งมีปริมาตร 80 cm3 ที่อุณหภูมิ 45OC แกสนี้จะมีปริมาตรเทาใดที่อุณหภูมิ 0
  ั 
O
  C ถาความดันคงที่

วิธีทํา                  V1    = 80 cm3

                         V2    = ?

                        T1     = 273 + 45              = 318 K

                        T2     = 273 + 0               = 273 K
                        V1           V2
                               =
                        T1           T2

                       V2      = 68.68       cm3



ตวอยางท่ี 4 แกสชนิดหนึ่งมีปริมาตร 30 ลิตร ที่อุณหภูมิ 25 OC ถาความดันคงที่ แกสนี้จะมีปริมาตร
 ั 
เทาใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไปเปน 100 OC

วิธีทํา                  V1    = 30 ลิตร

                         V2    = ?

                       T1      = 273 + 25              =     298 K

                       T2       = 273 + 100            =     373 K
                            V1       V2
                               =
                            T1       T2

                         V2    = 30.55       ลิตร
11


ตวอยางท่ี 5 แกสชนิดหนึ่งที่ถูกบังคับใหมีความดันคงที่และอุณหภูมิของแกสถูกทําใหเพิ่มขึ้นจาก 37°C
 ั 
เปน 147°C ปริมาตรของแกสจะเปลี่ยนไปจนเปนอัตราสวนเทาใดของปริมาตรเดิม
                                          V1             V2
วิธีทํา          จาก                                =
                                          T1             T2
                                      V1                    V2
                 แทนคา
                                                   =
                                   273 + 37              273 + 147
                                                         420
                                         V2         =        V1
                                                         310
                                                         42
                                         V2         =       V1
                                                         31
                                                                  42
                 ตอบ     ปริมาตรของแกสจะเปลี่ยนไปจนเปน                 ของปริมาตรเดิม
                                                                  31



                                   กฎของเกย-ลูสแซก (Gay-lussac's law)
          เกย–ลูสแซกไดทําการทดลองเพิ่มเติมตอไป โดยใหปริมาตรของแกสคงที่ เพื่อที่จะหาความสัมพันธ
             
ระหวางความดันกับอุณหภูมิ ผลที่ไดคือ

          ความดันของแกสใด ๆ จะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเมื่อปริมาตรคงที่

                         ดังนั้น

                         P         α     T
                             P
                               =         คาคงตัว
                             T
                             P1           P2
                                =
                             T1           T2
12




           http://cfbt-us.com/wordpress/wp-content/uploads/2010/04/charles_law.jpg


ตัวอยาง 6
                ในการสูบอากาศปริมาณหนึ่งเขายางรถยนต ทําใหอากาศภายในมีความดัน 1.5 x 105 นิวตัน
ตอตารางเมตร ที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส เมื่อรถเคลื่อนที่ดวยความเร็วสูงอุณหภูมิรอนขึ้น อุณหภูมิของ
อากาศในยางรถยนตเพิ่มขึ้นเปน 177 องศาเซลเซียส ถาปริมาตรอากาศในยางรถยนตเปลี่ยนแปลงนอยมาก
จนถือไดวาคงตัว ความดันของอากาศในยางรถยนตจะมีคาเพิ่มขึ้นเปนเทาไร
                                P1                      P2
วิธีทํา                 จาก                     =
                                T1                      T2
                        1.5 x 10 5 N/m 2                      P2
                                                =
                          273 + 27 K                     273 + 177 K

                                                        1.5 x 10 5 N/m 2
                                           P2   =                        x 450 K
                                                              300 K
                                           P2   =       2.25 x 105      N/m2
          ตอบ   ความดันของอากาศในยางรถยนตจะมีคาเพิ่มขึ้นเปน 2.25 x 105       นิวตันตอตารางเมตร
13




                             เกิดอะไรขึ้น เมื่อนํา กฎทั้ง 3 มารวมกัน
          เมื่อนําความสัมพันธทั้งสามมารวมกัน จะได
                                                          1
                                   V         α
                                                          P

                                   V         α        T

                                   P         α        T
                                    PV
                                             =        คาคงตัว
                                     T
                                    P1 V1              P2 V2
                                          =                              ……………..*******
                                     T1                 T2



ตวอยางที่ 7 ฟองอากาศมีปริมาตร 0.4 x 10 – 6 ลูกบาศกเมตร อยูใตสระน้ําลึก 25 เมตร ไดลอยขึ้นมา
  ั 
ณ ผิวน้ํา ถาอุณหภูมิใตสระเปน 7 องศาเซลเซียส และบริเวณผิวน้ําเปน 37 องศาเซลเซียส ความดันอากาศ
เหนือผิวน้ําเปน 105 นิวตันตอตารางเมตร ปริมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน้ํามีคาประมาณกี่ลูกบาศก
เมตร ( ρน้ํา = 103 kg/m3)
                                                                 P1 V1                P2 V2
วิธีทํา           จาก                                                          =
                                                                  T1                   T2

                  (10 3 kg/m 3 )(10 m/s 2 )( 25 m )( 0.4 x10 -6 m 3 )                 (10 5 N/m 2 )(V2 )
แทนคา
                                                                              =
                                     (273 + 7)                                           (273 + 37)
                                                                 V2            =      1.11x 10- 6 m3
          ตอบ     ปริมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน้ํามีคาประมาณ 1.11x 10- 6 ลูกบาศกเมตร
14


                                                          กฏของแกส


                          𝑉𝑉 ∝                                   = คาคงตัว
           เมื่อรวมกฏของบอยลและกฏของชารล จะได
                                   𝑇𝑇                     𝑉𝑉𝑉𝑉
                                   𝑃𝑃                      𝑇𝑇
                                          หรือ



                                             𝑉𝑉1 𝑃𝑃1   𝑉𝑉2 𝑃𝑃2
       และสมการแสดงความสัมพันธระหวางสภาวะสมดุลของแกสในสถานะ 1 และ 2 คอ
                                                                        ื

                                                     =
                                               𝑇𝑇1       𝑇𝑇2
          สมการขางบนจะใชไดถาความดัน (P) ไมสูงจนเกินไป และอุณหภูมิ (T) ไมต่ําจนเกินไป และจาก
การทดลองโดยใชแกสหลายชนิดและหลายปริมาตรพบวาคาคงตัวในสมการแปรผันโดยตรงกับจํานวนโมล


                                                  𝑃𝑃1 𝑉𝑉1
( n ) ของแกส นั่นคือ

                                                          ∝ 𝑛𝑛
                                                    𝑇𝑇1
                                                  𝑃𝑃𝑃𝑃
                                                       = 𝑅𝑅
                                                  𝑛𝑛𝑛𝑛


                                                𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛
       โดย R เปนคาคงตัว เรียกวา คาคงตัวของแกส จากการทดลองพบวา R = 8.31 J/mole-K

           ดังนั้นจะได


        สมการนี้เรียกวา “กฏของแกสอุดมคติ” และแกสที่มีการเปลี่ยนแปลงสอดคลองกับสมการนี้เรียกวา


       ถาแทน 𝑛𝑛 =                       𝑘𝑘 𝐵𝐵 =
แกสอุดมคติ
                           𝑁𝑁                      𝑅𝑅
                          𝑁𝑁 𝐴𝐴                   𝑁𝑁 𝐴𝐴
                                 และ

        𝑘𝑘 𝐵𝐵 เรียกวา คาคงตัวของโบลตซมันน (Boltzmann’s Constant)
                            kB      =      1.38 x 10-23 J/K


                            𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑁𝑁𝑘𝑘 𝐵𝐵 𝑇𝑇
       กฏของแกสอุดมคติ จึงสามารถเขียนไดอีกรูปหนึ่ง คือ


       โดย N เปนจํานวนโมเลกุลทั้งหมด
15



                                               =                                           =
                                    𝑃𝑃1 𝑉𝑉1             𝑃𝑃2 𝑉𝑉2                  𝑃𝑃1 𝑉𝑉1       𝑃𝑃2 𝑉𝑉2
                                   𝑛𝑛 1 𝑇𝑇1            𝑛𝑛 2 𝑇𝑇2                  𝑁𝑁1 𝑇𝑇1       𝑁𝑁2 𝑇𝑇2
        หรือเขียนไดอีกแบบ                                                หรือ

                                              =
                                    𝑃𝑃1                 𝑃𝑃2
                                  𝜌𝜌 1 𝑇𝑇1            𝜌𝜌 2 𝑇𝑇2
        ถารูความหนาแนน

          กฏของแกสนี้สามารถนําไปใชกับแกสผสมที่ยังไมทําปฏิกิริยาเคมีกันได ตัวอยางเชน ถาแกสในภาชนะ
ที่มีปริมาตร V ประกอบดวยแกสชนิดที่ n โมลตามลําดับกฏของแกสนี้คือ
             PV = (n1+ n2 + n3)RT

        โดย P เปนความดันรวม T อุณหภูมิเคลวินรวม ของแกสนี้

              𝑃𝑃 =                +                    +
                      𝑛𝑛 1 𝑅𝑅𝑅𝑅           𝑛𝑛 2 𝑅𝑅𝑅𝑅            𝑛𝑛 3 𝑅𝑅𝑅𝑅
                         𝑉𝑉                   𝑉𝑉                     𝑉𝑉

              P = P1+P2+P3
  โดย P1, P2 และ P3 คือ ความดันยอยของแกสทั้งสามชนิด และในกรณีนี้อาจเขียนสมการไดอีกแบบวา
              PV = (N1+ N2 +N3 )kBT
             โดย N1, N2 และ N3 คือจํานวนโมเลกุลของแกสแตละชนิด


ตวอยางท่ี 8 จงหาความดันของแกสไนโตรเจน จํานวน 28 มิลลิกรัม ในภาชนะที่มีปริมาตร 4,000
  ั 
ลูกบาศกเมตร ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส
                                                           PV              =        nRT
                                                                                     m
                                                           PV              =           RT
                                                                                     M

                                                      -6         3                    28 x 10 - 3 g
                           P( 4,000 x 10 m ) =                                      (               )( 8.314 J/mol.K)( 273+37 K)
                                                                                         14 g
                                                           P               =        1,288.67             N/m2
                                                           P               =        1.29x103             N/m2
                ตอบ        ความดันของแกสไนโตรเจนมีคาประมาณ 1.29x103 นิวตันตอตารางเมตร
16


       จาก                     PV      =      nRT
                                              N
       และ                     n       =
                                              N0
                                              N
       จะได                   PV      =         RT
                                              N0
                                                  R
                               PV      =      N      T
                                                  N0

                               PV      =      NkB T              …………******

       เมื่อ   kB คือ คานิจของโบลตซมันน = 1.38 x 10-23 J/K
               N0 คือ เลขอาโวกาโดร = 6.02 x 1023 โมเลกุล
               N คือ จํานวนโมเลกุลของแกส




ตวอยางท่ี 9 จงหาจํานวนโมเลกุลของอากาศ ในหองหนึ่งที่มีอุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส จํานวน 5
  ั 
ลูกบาศกเซนติเมตร ที่ความดัน 105 นิวตันตอตารางเมตร
วิธีทํา จาก                    PV             =          NkB T
               ( 105 N/m2 )( 5 x 10- 6 m3 )   =          N ( 1.38 x 10- 23 J/K )( 273 + 27 K )
                               N              =          1.21x1020 โมเลกุล
       ตอบ     อากาศในหองนี้จํานวน 5 ลูกบาศกเซนติเมตรจะมี ประมาณ 1.21x1020 โมเลกุล

More Related Content

What's hot

ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซทฤษฎีจลน์ของก๊าซ
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซNawamin Wongchai
 
10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊สPhysciences Physciences
 
7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
7ทฤษฎีจลน์ของแก๊สWijitta DevilTeacher
 
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีchemnpk
 
แบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
แบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีแบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
แบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีืkanya pinyo
 
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์Thepsatri Rajabhat University
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีpaknapa
 
3.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี573.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี57Pipat Chooto
 
ของไหล 1
ของไหล 1ของไหล 1
ของไหล 1luanrit
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีGesika
 
1แผนที่2
1แผนที่21แผนที่2
1แผนที่2yaowaluk
 
พลศาสตร์ของไหล
พลศาสตร์ของไหลพลศาสตร์ของไหล
พลศาสตร์ของไหลSatit Originator
 

What's hot (19)

ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซทฤษฎีจลน์ของก๊าซ
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ
 
10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
10ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
 
7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
7ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
 
Gass คอม
Gass คอมGass คอม
Gass คอม
 
Gass คอม-1
Gass คอม-1Gass คอม-1
Gass คอม-1
 
Chemographics : Stoichiometry
Chemographics : StoichiometryChemographics : Stoichiometry
Chemographics : Stoichiometry
 
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
 
แบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
แบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีแบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
แบบฝึกหัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
 
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
heat
heatheat
heat
 
3.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี573.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี57
 
Entrance Rate
Entrance RateEntrance Rate
Entrance Rate
 
ของไหล 1
ของไหล 1ของไหล 1
ของไหล 1
 
Rate012
Rate012Rate012
Rate012
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
Fluid
FluidFluid
Fluid
 
1แผนที่2
1แผนที่21แผนที่2
1แผนที่2
 
พลศาสตร์ของไหล
พลศาสตร์ของไหลพลศาสตร์ของไหล
พลศาสตร์ของไหล
 

Viewers also liked

ใบความรู้ที่ 1
ใบความรู้ที่ 1ใบความรู้ที่ 1
ใบความรู้ที่ 1Wijitta DevilTeacher
 
01แผน เรื่อง งาน
01แผน เรื่อง งาน01แผน เรื่อง งาน
01แผน เรื่อง งานWijitta DevilTeacher
 
สะพานแขวน Vs สะพานขึง
สะพานแขวน Vs สะพานขึงสะพานแขวน Vs สะพานขึง
สะพานแขวน Vs สะพานขึงWijitta DevilTeacher
 
03. ใบงาน 5 ปรับ
03. ใบงาน 5 ปรับ03. ใบงาน 5 ปรับ
03. ใบงาน 5 ปรับWijitta DevilTeacher
 
ใบงาน แผน 07
ใบงาน แผน 07ใบงาน แผน 07
ใบงาน แผน 07witthawat silad
 
รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2
รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2
รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2Wijitta DevilTeacher
 
07แผน เรื่อง การชน
07แผน เรื่อง การชน07แผน เรื่อง การชน
07แผน เรื่อง การชนWijitta DevilTeacher
 
08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม
08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม
08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุมWijitta DevilTeacher
 
14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น
14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น
14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่นWijitta DevilTeacher
 
13แผน เรื่อง สมดุลกล
13แผน เรื่อง สมดุลกล13แผน เรื่อง สมดุลกล
13แผน เรื่อง สมดุลกลWijitta DevilTeacher
 

Viewers also liked (20)

Ass6
Ass6Ass6
Ass6
 
ใบงาน 07
ใบงาน  07ใบงาน  07
ใบงาน 07
 
ใบความรู้ 4
ใบความรู้ 4ใบความรู้ 4
ใบความรู้ 4
 
ใบความรู้ที่ 1
ใบความรู้ที่ 1ใบความรู้ที่ 1
ใบความรู้ที่ 1
 
ใบงานที่ 4
ใบงานที่ 4ใบงานที่ 4
ใบงานที่ 4
 
01แผน เรื่อง งาน
01แผน เรื่อง งาน01แผน เรื่อง งาน
01แผน เรื่อง งาน
 
สะพานแขวน Vs สะพานขึง
สะพานแขวน Vs สะพานขึงสะพานแขวน Vs สะพานขึง
สะพานแขวน Vs สะพานขึง
 
03. ใบงาน 5 ปรับ
03. ใบงาน 5 ปรับ03. ใบงาน 5 ปรับ
03. ใบงาน 5 ปรับ
 
ใบความรู้.07
ใบความรู้.07ใบความรู้.07
ใบความรู้.07
 
ใบงาน แผน 07
ใบงาน แผน 07ใบงาน แผน 07
ใบงาน แผน 07
 
ใบงานที่ 3
ใบงานที่ 3ใบงานที่ 3
ใบงานที่ 3
 
Physics atom part 5
Physics atom part 5Physics atom part 5
Physics atom part 5
 
ใบงานที่ 1
ใบงานที่ 1ใบงานที่ 1
ใบงานที่ 1
 
คลื่นและเสียง
คลื่นและเสียงคลื่นและเสียง
คลื่นและเสียง
 
ใบงาน 7
ใบงาน 7ใบงาน 7
ใบงาน 7
 
รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2
รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2
รวมเล่มแผนการสอน ฟิสิกส์2
 
07แผน เรื่อง การชน
07แผน เรื่อง การชน07แผน เรื่อง การชน
07แผน เรื่อง การชน
 
08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม
08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม
08แผน เรื่อง การหมุน ความเร็วเชิงมุม และความเร่งเชิงมุม
 
14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น
14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น
14แผน เรื่อง สภาพยืดหยุ่น
 
13แผน เรื่อง สมดุลกล
13แผน เรื่อง สมดุลกล13แผน เรื่อง สมดุลกล
13แผน เรื่อง สมดุลกล
 

Similar to Know6

บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์
บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์
บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์oraneehussem
 
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมีบทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมีoraneehussem
 
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอมCh 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอมkruannchem
 
ปริมาณสารสัมพันธ์
ปริมาณสารสัมพันธ์ปริมาณสารสัมพันธ์
ปริมาณสารสัมพันธ์Nanmoer Tunteng
 
กสพท. เคมี 2560
กสพท. เคมี 2560กสพท. เคมี 2560
กสพท. เคมี 25609GATPAT1
 
กมลชนก
กมลชนกกมลชนก
กมลชนกBlovely123
 
สุปราณี ม.5
สุปราณี  ม.5สุปราณี  ม.5
สุปราณี ม.5bee255taiy
 
กมลชนก
กมลชนกกมลชนก
กมลชนกkamon369
 
อดิศักดิ์
อดิศักดิ์อดิศักดิ์
อดิศักดิ์adiak11
 
อดิศักดิ์
อดิศักดิ์อดิศักดิ์
อดิศักดิ์adiak11
 
บทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solid
บทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solidบทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solid
บทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solidNaynui Cybernet
 
ครูศจี .โมล
ครูศจี .โมลครูศจี .โมล
ครูศจี .โมลKrujake
 

Similar to Know6 (20)

แก๊ส (Gases)
แก๊ส (Gases)แก๊ส (Gases)
แก๊ส (Gases)
 
บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์
บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์
บทที่ 4 ปริมาณสัมพันธ์
 
3 the mole 2018
3 the  mole 20183 the  mole 2018
3 the mole 2018
 
Som
SomSom
Som
 
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมีบทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมี
 
Gass คอม
Gass คอมGass คอม
Gass คอม
 
Gass คอม
Gass คอมGass คอม
Gass คอม
 
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอมCh 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
 
ปริมาณสารสัมพันธ์
ปริมาณสารสัมพันธ์ปริมาณสารสัมพันธ์
ปริมาณสารสัมพันธ์
 
กสพท. เคมี 2560
กสพท. เคมี 2560กสพท. เคมี 2560
กสพท. เคมี 2560
 
กมลชนก
กมลชนกกมลชนก
กมลชนก
 
สุปราณี ม.5
สุปราณี  ม.5สุปราณี  ม.5
สุปราณี ม.5
 
กมลชนก
กมลชนกกมลชนก
กมลชนก
 
อดิศักดิ์
อดิศักดิ์อดิศักดิ์
อดิศักดิ์
 
อดิศักดิ์
อดิศักดิ์อดิศักดิ์
อดิศักดิ์
 
บทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solid
บทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solidบทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solid
บทที่ 2 โครงสร้างของของแข็ง the structure of solid
 
เนื้อหาปริมาณสารสัมพันธ์
เนื้อหาปริมาณสารสัมพันธ์เนื้อหาปริมาณสารสัมพันธ์
เนื้อหาปริมาณสารสัมพันธ์
 
Physic 2-boonya
Physic 2-boonyaPhysic 2-boonya
Physic 2-boonya
 
ครูศจี .โมล
ครูศจี .โมลครูศจี .โมล
ครูศจี .โมล
 
เคมี กสพท ปี58 พร้อมเฉลย
เคมี กสพท ปี58 พร้อมเฉลยเคมี กสพท ปี58 พร้อมเฉลย
เคมี กสพท ปี58 พร้อมเฉลย
 

More from Wijitta DevilTeacher

ตารางธาตุใหม่
ตารางธาตุใหม่ตารางธาตุใหม่
ตารางธาตุใหม่Wijitta DevilTeacher
 
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด A
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด Aการสอบแก้ตัวกลางภาคชุด A
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด AWijitta DevilTeacher
 
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด C
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด Cการสอบแก้ตัวกลางภาคชุด C
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด CWijitta DevilTeacher
 
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด B
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด Bการสอบแก้ตัวกลางภาคชุด B
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด BWijitta DevilTeacher
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชนเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชนWijitta DevilTeacher
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงานเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงานWijitta DevilTeacher
 
แนวข้อสอบโมเมนตัมและการชน
แนวข้อสอบโมเมนตัมและการชนแนวข้อสอบโมเมนตัมและการชน
แนวข้อสอบโมเมนตัมและการชนWijitta DevilTeacher
 
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่Wijitta DevilTeacher
 
12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ
12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ
12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุWijitta DevilTeacher
 
11แผน เรื่อง งานของการหมุน
11แผน เรื่อง งานของการหมุน11แผน เรื่อง งานของการหมุน
11แผน เรื่อง งานของการหมุนWijitta DevilTeacher
 
10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน
10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน
10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุนWijitta DevilTeacher
 
09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุนWijitta DevilTeacher
 
06แผน เรื่อง การดล
06แผน เรื่อง การดล06แผน เรื่อง การดล
06แผน เรื่อง การดลWijitta DevilTeacher
 
05แผน เรื่อง โมเมนตัม
05แผน เรื่อง โมเมนตัม05แผน เรื่อง โมเมนตัม
05แผน เรื่อง โมเมนตัมWijitta DevilTeacher
 
04แผน เรื่อง กำลัง
04แผน เรื่อง กำลัง04แผน เรื่อง กำลัง
04แผน เรื่อง กำลังWijitta DevilTeacher
 

More from Wijitta DevilTeacher (20)

ตารางธาตุใหม่
ตารางธาตุใหม่ตารางธาตุใหม่
ตารางธาตุใหม่
 
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด A
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด Aการสอบแก้ตัวกลางภาคชุด A
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด A
 
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด C
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด Cการสอบแก้ตัวกลางภาคชุด C
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด C
 
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด B
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด Bการสอบแก้ตัวกลางภาคชุด B
การสอบแก้ตัวกลางภาคชุด B
 
Physics atom part 5
Physics atom part 5Physics atom part 5
Physics atom part 5
 
Physics atom part 4
Physics atom part 4Physics atom part 4
Physics atom part 4
 
Physics atom part 3
Physics atom part 3Physics atom part 3
Physics atom part 3
 
Physics atom part 2
Physics atom part 2Physics atom part 2
Physics atom part 2
 
Physics atom part 1
Physics atom part 1Physics atom part 1
Physics atom part 1
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชนเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง โมเมนตัมและการชน
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงานเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
 
แนวข้อสอบโมเมนตัมและการชน
แนวข้อสอบโมเมนตัมและการชนแนวข้อสอบโมเมนตัมและการชน
แนวข้อสอบโมเมนตัมและการชน
 
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
 
12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ
12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ
12แผน เรื่อง การแกว่งของวัตถุ
 
11แผน เรื่อง งานของการหมุน
11แผน เรื่อง งานของการหมุน11แผน เรื่อง งานของการหมุน
11แผน เรื่อง งานของการหมุน
 
10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน
10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน
10แผน เรื่อง พลังงานจลน์ของการหมุน
 
09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
09แผน เรื่อง ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
 
06แผน เรื่อง การดล
06แผน เรื่อง การดล06แผน เรื่อง การดล
06แผน เรื่อง การดล
 
05แผน เรื่อง โมเมนตัม
05แผน เรื่อง โมเมนตัม05แผน เรื่อง โมเมนตัม
05แผน เรื่อง โมเมนตัม
 
04แผน เรื่อง กำลัง
04แผน เรื่อง กำลัง04แผน เรื่อง กำลัง
04แผน เรื่อง กำลัง
 

Know6

  • 1. 1 รายวิชา ฟสิกสพื้นฐานและเพิ่มเติม 3 ใบความรู 6.2 ผลการเรียนรูที่ 6  รหัสวิชา ว 40203 ระดับชั้น ม. 5 ใชประกอบแผนจัดการเรียนรูที่ 6 ความสัมพันธระหวางปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิของแกส จากการศึกษาเรื่องสาร สถานะของสารเมื่อพิจารณาโมเลกุลของสาร จะไดวาแกสจะมีระยะหาง ระหวางโมเลกุลมากที่สุด เมื่อเทียบกับรัศมีของโมเลกุล ทําใหแรงดึงดูดระหวางโมเลกุลมีคานอยมาก เมื่อเทียบ กับ ของแข็ง และ ของเหลว ดังนั้นการพิจารณาเกี่ยวกับแกส จะตองพิจารณา ใหแกส เปน แกสในอุดมคติ (Ideal gas) ซึ่งจะมีสมบัติดังนี้ 1. ไมมีแรงกระทําระหวางโมเลกุลของแกส ยกเวนเมื่อเกิดการชนกันเทานั้น จึงไมมีพลังงานศักย จะ มีแตพลังงานจลนเทานั้น 2. โมเลกุลเปนทรงกลม มีขนาดเล็กมาก และเทากันทุกโมเลกุล ทําใหโมเลกุลสามารถอยูไดทุกแหง ในภาชนะ 3. ไมวาโมเลกุลของแกสจะชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะที่บรรจุ ถือวาเปนการชนแบบยืดหยุน สมบูรณ คือไมมีการสูญเสียพลังงานจลนหลังการชน ทําใหโมเลกุลของแกสมีอัตราเร็วคงตัว สารที่อยูในสถานะแกส โมเลกุลโมเลกุลจะเคลื่อนที่ไดอยางอิสระและฟุงกระจายเต็มภาชนะที่ บรรจุ และพบวาปริมาตรของแกสขึ้นกับความดัน อุณหภูมิ และมวล สมการที่แสดงความสัมพันธระหวาง ปริมาณทั้งหลายเรียกวา กฏของแกส ซึ่งพัฒนาปรับปรุงมาจากกฏของบอยลและชารล ปจจุบันแกสอาจแบง ออกไดเปนสามชนิด ดังนี้ 1. แกสอะตอมเดี่ยว (monatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแกสชนิดนี้ประกอบดวยอะตอมเพียง อะตอมเดียวเชน แกสฮีเลียม(He) นออน(Ne) อารกอน(Ar) ี  2. แกสอะตอมคู (diatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแกสชนิดนี้ประกอบดวยอะตอม 2 อะตอม เชน แกสไฮโดรเจน(H2) ออกซิเจน (O2) ไนโตรเจน(N2) 3. แกสหลายอะตอม หนึ่งโมเลกุลของแกสชนิดนี้ประกอบดวยอะตอมตั้งแต 3 อะตอม ขึ้นไป เชน แกสโอโซน(O3) มเทน(CH4) แอมโมเนย(NH3) ซัลเฟอรไดออกไซด( SO2) ี ี เลขอโวกาโดร (Avogadro’s number, NA) คือ จํานวนอะตอมของคารบอน 12 (C-12) ซึ่งมีมวล รวมกันได 12 กรัม พอดี สารที่มีจํานวนโมเลกุลชนิดชนิดเดียวกันรวมกันได NA โมเลกุลจะบัญญัติไววา 1 โมล (mole) ปจจุบันพบวา NA มีคาเทากับ 6.02 x 1023 โมเลกุลตอโมล NA = 6.02 x 1023 mole -1
  • 2. 2 นั่นคือ แกส ไฮโดรเจน 6.02 x 1023 โมเลกุล คือ 1 โมลของแกสไฮโดรเจน  แกส ออกซิเจน 12.04 x 1023 โมเลกุล คือ 2 โมลของแกสออกซิเจน แกส ไนโตรเจน 3.01 x 1023 โมเลกุล คือ 0.5 โมลของแกสไนโตรเจน 𝑛𝑛 =  𝑁𝑁 𝑁𝑁 𝐴𝐴 จากความสัมพันธ เมื่อ N เปนจํานวนโมเลกุลของแกส n เปนจํานวนโมลของแกส 𝑀𝑀 = 𝑚𝑚𝑁𝑁𝐴𝐴 และมวลของแกสชนิดตางๆ จํานวน 1 โมล เรียกวา มวลโมลาร (M) ของแกส  ถา m เปนมวลของแกส 1 โมเลกุล จะไดวา   ตาราง แสดงโมเลกุลของแกสชนิดตาง ๆ แกส  มวลโมลาร(g/mole) He 4.00 Ne 20.00 Ar 40.00 H2 2.00 N2 28.00 O2 32.00 Cl2 71.00
  • 3. 3 กฎของบอยล (Boyle’s Law) เมื่อทดลองโดยใชกระบอกฉีดยา และปด ปลายกระบอกฉีดยา เมื่อกดกาน  กระบอกฉีดยา ทําใหปริมาตรของแกสใน กระบอกฉีดยาลดลง และเมื่อปลอยมือกาน กระบอกฉีดยาจะเลื่อนกลับสูตําแหนงเดิม ในทํานองเดียวกันเมื่อดึงกานกระบอกฉีดยา ขึ้น ทําใหปริมาตรของแกสในกระบอกฉีด เพิ่มขึ้น และเมื่อปลอยมือกานกระบอกฉีด ยาจะเลื่อนกลับสูตําแหนงเดิม สามารถใช ทฤษฎีจลนของแกสอธิบายไดวา เมื่อ ปริมาตรของแกสในกระบอกฉีดยาลดลง ทา ํ ใหโมเลกุลของแกสอยูใกลกันมากขึ้น จึงเกิด การชนกันเองและชนผนังภาชนะมากขึ้น เปนผลใหความดันของแกสในกระบอกฉีด ยาเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตอนเริ่มตน ในทางตรงกันขามการเพิ่มปริมาตรของแกสในกระบอกฉีดยาทําใหโมเลกุล ของแกส อยูหางกัน การชนกันเองของโมเลกุลของแกสและการชนผนังภาชนะนอยลง ความดนของแกสใน  ั  กระบอกฉีดยาจึงลดลง นักวิทยาศาสตรไดทําการทดลองเพื่อศึกษาความสัมพันธระหวางปริมาตรกับความดันของแกส โดย ควบคุมใหอุณหภูมิคงที่ ไดผลดังตารางตอไปนี้ การทดลอง ปริมาตร ความดน ั PV ครั้งที่ (V , dm3) (P , mmHg) (mmHg. cm3) 1 5.00 760 3.80 x 103 2 10.00 380 3.80 x 103 3 15.00 253 3.80 x 103 4 20.00 191 3.82 x 103 5 25.00 151 3.78 x 103 6 30.00 127 3.81 x 103 7 35.00 109 3.82 x 103 8 40.00 95 3.80 x 103 9 45.00 84 3.78 x 103
  • 4. 4 จากผลการทดลองในตารางพบวา ผลคูณของความดันกับปริมาตร (PV) ของแกสในการทดลองแตละ   ครั้งมีคาคอนขางคงที่ และเมื่อเขียนกราฟแสดงความสัมพันธระหวางความดันกับปริมาตรของแกสจะไดดัง รูป ตอไปนี้ จากขอมูลในตารางและจากกราฟพบวา ขณะท่ี อุณหภูมิคงที่ ถาปริมาตรของแกสเพิ่มขึ้นจะ ทําใหความดันของแกสลดลง และเมื่อปริมาตรของ แกสลดลง ความดันของแกสจะเพิ่มขึ้น รอเบิรต บอยล (Robert Bolye) นกเคมี ั ชาวอังกฤษ ไดศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนปริมาตร ของแกสในป ค.ศ. 1662 (พ.ศ. 2205) และสรุปเปน  กฎเรียกวา “กฎของบอยล” ซึ่งมีสาระสําคัญดังนี้ “เมื่ออุณหภูมิและมวลของแกสคงที่ ปริมาตรของ แกสจะแปรผกผันกับความดัน” http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gaslaw/boyl es_law.swf
  • 5. 5 ถาให P แทนความดนของแกส V แทนปริมาตรของแกส ความสัมพันธตามกฎของบอยลเขียนแสดง ั  ความสัมพันธไดดังนี้ 1 V α P คาคงที่ k ใน สมการนี้ขึ้นอยูกับอุณหภูมิ ปริมาตร มวลของแกส และลักษณะเฉพาะของแกสแตละ ชนิด และจากผลการทดลองพบวาผลคูณระหวางปริมาตและความดันของแกสมีคาคงที่เสมอ ดังนั้นถาให P1 และ V1 เปนความดันและปริมาตรที่สภาวะที่ 1 จะไดวา P1V1 = k ………. (1) และถาให P1 และ V1 เปนความดันและปริมาตรที่สภาวะที่ 1 จะไดวา P2V2 = k ………. (2) (1) = (2) P1V1 = P2V2 ผลที่ไดจากกฎของบอยลเมื่อนํามาเขียนกราฟโดยใหความดันเปนแกนตั้ง และปริมาตรเปนแกนนอน จะไดกราฟ จากกราฟถาอุณหภูมิเปลี่ยนไปจะไดกราฟที่มีลักษณะไฮเปอรโบลาและ พบวาอุณหภูมิยิ่งสูงขึ้น ลักษณะของเสนกราฟเกือบจะเปนเสนตรง จากกราฟนี้ กราฟแตละเสนแสดงความสัมพันธระหวางความดัน กับปริมาตรที่ตางกัน และไดกราฟที่มีลักษณะเปนเสนโคง ซึ่งไมสามารถ บอกไดชัดเจนวาเปนไปตามกฎของบอยลหรือไม แตถาเขียนกราฟระหวางความดันกับสวนกลับของปริมาตรจะ ไดกราฟที่เปนเสนตรง ซึ่งถาหากมีการเบี่ยงเบนเกิดขึ้น เสนจะเ บนออก จากแนวเสนตรงอยางเห็นไดชัด
  • 6. 6 ตวอยางท่ี 1 แกสจํานวน 15 g มีปริมาตร 10 ลิตร ที่ความดัน 150 mmHg เมื่ออุณหภูมิคงที่ ถาเปลี่ยน ั  ความดันเปน 50 mmHg แกสจะมีปริมาตรเทาใด วิธีทํา P1 = 150 mmHg , P2 = 50 mmHg V1 = 10 ลิตร , V2 = ? จากสูตร P1V1 = P2V2 150 x 10 = 50 x V2 V2 = 30 ลิตร ตวอยางท่ี 2 ั  ในกระบอกสูบมีอากาศปริมาตรระดับหนึ่ง วัดความดันอากาศได 2.4 x 105 นิวตันตอตาราง 6 เมตร เมื่ออัดอากาศใหมีปริมาตรเปน ของปริมาตรเดิม อยากทราบขณะนั้นความดันอากาศจะเปนเทาใด 7 เมื่ออุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่ วิธีทํา จาก P1V1 = P2V2 6 ( 2.4 x 105 N/m2 )( V ) = ( P2 )( V) 7 ( 2.4 x 10 5 N/m 2 )( V ) P2 = 6 = 2.8 x 105 N/m2 V 7 ตอบ ความดันอากาศจะเปน 2.8 x 105 นิวตันตอตารางเมตร
  • 7. 7 กฎของชารล (Charle’s Law)  ในการทดลองจุมกระบอกฉีดยา ซึ่งบรรจุน้ําจํานวนหนึ่งลงในน้ํารอน น้ําในกระบอกฉีดยาจะถูกดัน ออก ในทางตรงกันขาม ถาจุมกระบอก ฉีดยาลงในน้ําเย็น น้ําจากภายนอกจะเขา ไปแทนที่อากาศในกระบอกฉีดยา นั่นคือ การเพิ่มอุณหภูมิมีผลใหปริมาตรของแกส เพิ่มขึ้น และการลดอุณหภูมิมีผลให ปริมาตรของแกสลดลงดวย แสดงวา  อุณหภูมิมีผลตอการเปลี่ยนแปลงปริมาตร ของแกส การเปลี่ยนแปลงนี้ใชทฤษฎีจลน  ของแกสอธิบายไดวา การเพิ่มอุณหภูมิมี ผลทําใหพลังงานจลนเฉลี่ยของแกส เพิ่มขึ้น โมเลกุลของแกสจึงเคลื่อนที่เร็ว ขึ้น ทําใหโมเลกุลชนกันเองและชนผนัง ภาชนะมากขึ้น รวมทงพลงงานในการชน ้ั ั กันสูงขึ้นดวย เปนผลใหความดันของแกส ในกระบอกฉีดยาสูงขึ้นดวย จึงดันน้ําออกจากกระบอกฉีดยาจนความดันของแกสภายในเทากับภายนอก จึง สังเกตเห็นวาแกสในกระบอกฉีดยามีปริมาตรเพิ่มขึ้น ในกลับกันเมื่อลดอุณหภูมิ พลังงานจลนเฉลี่ยของแกสใน กระบอกฉีดยาจะลดลง ทําใหการชนกันเองระหวางโมเลกุลของแกสและการชนผนังภาชนะนอยลง รวมทง ้ั พลังงานในการชนลดลง ความดันของแกสในกระบอกฉีดยาจึงต่ํา อากาศภายนอกซึ่งมีความดันสูงกวาจึงดันน้ํา ใหเขาไปในกระบอกฉีดยา ความดันภายในจึงเพิ่มขึ้นจนเทากับความดันภายนอก จึงสังเกตเห็นวาปริมาตรของ แกสในก ระบอกฉีดยาลดลงจนกระทั่งคงที่ จึงสรุปไดวา อุณหภูมิเปนอีกปจจัยหนึ่งที่มีผลตอการเปลี่ยน  ปริมาตรของแกส จากผลการทดลองพบวาเมื่อนํา ขอมูลมาเขียนกราฟ จะไดกราฟเสนตรงที่มีความชัน (Slope) คงท่ี และทําใหคาดคะเนไดวา ถาลดอุณหภูมิของแกสลงเรื่อย ๆ แกสจะไมมีปริมาตร หรือมีปริมาตรเปนศูนยที่ อุณหภูมิ –273OC แตโดยความเปนจริงแกสจะไมสามารถมีปริมาตรเปนศูนยได เนื่องจากเมื่อลดอุณหภูมิลง เรื่อย ๆ แกสจะเปลี่ยนสถานะเปนของเหลวกอนที่อุณหภูมิจะถึง –273OC ซึ่งนักวิทยาศาสตรไดกําหนดให อุณหภูมิ –273OC มีคาเทากับ 0 เคลวิน (K) โดยมีความสัมพันธดังนี้ T = 273 + tOC
  • 8. 8 เมื่อทดลองศึกษาการเปลี่ยนปริมาตรของ แกสเมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิ พบความสัมพันธระหวางปริมาตร แกสกับอุณหภูมิในหนวยองศาเซลเซียสและในหนวย เคลวิน ดังตาราง การทดลองครั้งที่ T ( OC ) T(K) V (cm3) V/T (cm3/K) 1 10 283 100 0.35 2 50 323 114 0.35 3 100 373 132 0.35 4 200 473 167 0.35 จากตารางจะเห็นวา เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิในหนวยเซลเซียสเปนหนวยเคลวิน อัตราสวนระหวาง ปริมาตรกับอุณหภูมิเคลวินจะมีคาคงที่ จาก–อา เล็กซองเดร–เซซา ชารล (Jacqes A.C. Charles) นักวิทยาศาสตรชาวฝรั่งเศส ไดศึกษาความสัมพันธระหวางอุณหภูมิกับ ปริมาตรแกส ในป ค.ศ.1778 (พ.ศ.2321) และสรุปความสัมพันธเปนกฎ เรียกวา กฎของชารล ซึ่งมีใจความ ดังนี้  “เมื่อมวลและความดันของแกสคงที่ ปริมาตรของแกสจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ”
  • 9. 9 อางอิง http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gasl aw/charles_law.swf จากกฎของชารล สามารถเขียนเปนความสัมพันธไดดังนี้ V ∝ T V = kT V = คาคงตัว = k T เนื่องจากอัตราสวนระหวาง V กบ T คงท่ี ดังนั้น ั V1 V2 = T1 T2 ถาให V1 เปนปริมาตรของแกสที่อุณหภูมิ T1 V2 เปนปริมาตรของแกสที่อุณหภูมิ T2
  • 10. 10 ตวอยางท่ี 3 แกสชนิดหนึ่งมีปริมาตร 80 cm3 ที่อุณหภูมิ 45OC แกสนี้จะมีปริมาตรเทาใดที่อุณหภูมิ 0 ั  O C ถาความดันคงที่ วิธีทํา V1 = 80 cm3 V2 = ? T1 = 273 + 45 = 318 K T2 = 273 + 0 = 273 K V1 V2 = T1 T2 V2 = 68.68 cm3 ตวอยางท่ี 4 แกสชนิดหนึ่งมีปริมาตร 30 ลิตร ที่อุณหภูมิ 25 OC ถาความดันคงที่ แกสนี้จะมีปริมาตร ั  เทาใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไปเปน 100 OC วิธีทํา V1 = 30 ลิตร V2 = ? T1 = 273 + 25 = 298 K T2 = 273 + 100 = 373 K V1 V2 = T1 T2 V2 = 30.55 ลิตร
  • 11. 11 ตวอยางท่ี 5 แกสชนิดหนึ่งที่ถูกบังคับใหมีความดันคงที่และอุณหภูมิของแกสถูกทําใหเพิ่มขึ้นจาก 37°C ั  เปน 147°C ปริมาตรของแกสจะเปลี่ยนไปจนเปนอัตราสวนเทาใดของปริมาตรเดิม V1 V2 วิธีทํา จาก = T1 T2 V1 V2 แทนคา  = 273 + 37 273 + 147 420 V2 = V1 310 42 V2 = V1 31 42 ตอบ ปริมาตรของแกสจะเปลี่ยนไปจนเปน ของปริมาตรเดิม 31 กฎของเกย-ลูสแซก (Gay-lussac's law) เกย–ลูสแซกไดทําการทดลองเพิ่มเติมตอไป โดยใหปริมาตรของแกสคงที่ เพื่อที่จะหาความสัมพันธ  ระหวางความดันกับอุณหภูมิ ผลที่ไดคือ ความดันของแกสใด ๆ จะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเมื่อปริมาตรคงที่ ดังนั้น P α T P = คาคงตัว T P1 P2 = T1 T2
  • 12. 12 http://cfbt-us.com/wordpress/wp-content/uploads/2010/04/charles_law.jpg ตัวอยาง 6  ในการสูบอากาศปริมาณหนึ่งเขายางรถยนต ทําใหอากาศภายในมีความดัน 1.5 x 105 นิวตัน ตอตารางเมตร ที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส เมื่อรถเคลื่อนที่ดวยความเร็วสูงอุณหภูมิรอนขึ้น อุณหภูมิของ อากาศในยางรถยนตเพิ่มขึ้นเปน 177 องศาเซลเซียส ถาปริมาตรอากาศในยางรถยนตเปลี่ยนแปลงนอยมาก จนถือไดวาคงตัว ความดันของอากาศในยางรถยนตจะมีคาเพิ่มขึ้นเปนเทาไร P1 P2 วิธีทํา จาก = T1 T2 1.5 x 10 5 N/m 2 P2 = 273 + 27 K 273 + 177 K 1.5 x 10 5 N/m 2 P2 = x 450 K 300 K P2 = 2.25 x 105 N/m2 ตอบ ความดันของอากาศในยางรถยนตจะมีคาเพิ่มขึ้นเปน 2.25 x 105 นิวตันตอตารางเมตร
  • 13. 13 เกิดอะไรขึ้น เมื่อนํา กฎทั้ง 3 มารวมกัน เมื่อนําความสัมพันธทั้งสามมารวมกัน จะได 1 V α P V α T P α T PV = คาคงตัว T P1 V1 P2 V2 = ……………..******* T1 T2 ตวอยางที่ 7 ฟองอากาศมีปริมาตร 0.4 x 10 – 6 ลูกบาศกเมตร อยูใตสระน้ําลึก 25 เมตร ไดลอยขึ้นมา ั  ณ ผิวน้ํา ถาอุณหภูมิใตสระเปน 7 องศาเซลเซียส และบริเวณผิวน้ําเปน 37 องศาเซลเซียส ความดันอากาศ เหนือผิวน้ําเปน 105 นิวตันตอตารางเมตร ปริมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน้ํามีคาประมาณกี่ลูกบาศก เมตร ( ρน้ํา = 103 kg/m3) P1 V1 P2 V2 วิธีทํา จาก = T1 T2 (10 3 kg/m 3 )(10 m/s 2 )( 25 m )( 0.4 x10 -6 m 3 ) (10 5 N/m 2 )(V2 ) แทนคา  = (273 + 7) (273 + 37) V2 = 1.11x 10- 6 m3 ตอบ ปริมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน้ํามีคาประมาณ 1.11x 10- 6 ลูกบาศกเมตร
  • 14. 14 กฏของแกส 𝑉𝑉 ∝ = คาคงตัว เมื่อรวมกฏของบอยลและกฏของชารล จะได 𝑇𝑇 𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑃𝑃 𝑇𝑇 หรือ 𝑉𝑉1 𝑃𝑃1 𝑉𝑉2 𝑃𝑃2 และสมการแสดงความสัมพันธระหวางสภาวะสมดุลของแกสในสถานะ 1 และ 2 คอ ื = 𝑇𝑇1 𝑇𝑇2 สมการขางบนจะใชไดถาความดัน (P) ไมสูงจนเกินไป และอุณหภูมิ (T) ไมต่ําจนเกินไป และจาก การทดลองโดยใชแกสหลายชนิดและหลายปริมาตรพบวาคาคงตัวในสมการแปรผันโดยตรงกับจํานวนโมล 𝑃𝑃1 𝑉𝑉1 ( n ) ของแกส นั่นคือ ∝ 𝑛𝑛 𝑇𝑇1 𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑅𝑅 𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 โดย R เปนคาคงตัว เรียกวา คาคงตัวของแกส จากการทดลองพบวา R = 8.31 J/mole-K ดังนั้นจะได สมการนี้เรียกวา “กฏของแกสอุดมคติ” และแกสที่มีการเปลี่ยนแปลงสอดคลองกับสมการนี้เรียกวา ถาแทน 𝑛𝑛 = 𝑘𝑘 𝐵𝐵 = แกสอุดมคติ 𝑁𝑁 𝑅𝑅 𝑁𝑁 𝐴𝐴 𝑁𝑁 𝐴𝐴  และ 𝑘𝑘 𝐵𝐵 เรียกวา คาคงตัวของโบลตซมันน (Boltzmann’s Constant) kB = 1.38 x 10-23 J/K 𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑁𝑁𝑘𝑘 𝐵𝐵 𝑇𝑇 กฏของแกสอุดมคติ จึงสามารถเขียนไดอีกรูปหนึ่ง คือ โดย N เปนจํานวนโมเลกุลทั้งหมด
  • 15. 15 = = 𝑃𝑃1 𝑉𝑉1 𝑃𝑃2 𝑉𝑉2 𝑃𝑃1 𝑉𝑉1 𝑃𝑃2 𝑉𝑉2 𝑛𝑛 1 𝑇𝑇1 𝑛𝑛 2 𝑇𝑇2 𝑁𝑁1 𝑇𝑇1 𝑁𝑁2 𝑇𝑇2 หรือเขียนไดอีกแบบ หรือ = 𝑃𝑃1 𝑃𝑃2 𝜌𝜌 1 𝑇𝑇1 𝜌𝜌 2 𝑇𝑇2 ถารูความหนาแนน กฏของแกสนี้สามารถนําไปใชกับแกสผสมที่ยังไมทําปฏิกิริยาเคมีกันได ตัวอยางเชน ถาแกสในภาชนะ ที่มีปริมาตร V ประกอบดวยแกสชนิดที่ n โมลตามลําดับกฏของแกสนี้คือ PV = (n1+ n2 + n3)RT โดย P เปนความดันรวม T อุณหภูมิเคลวินรวม ของแกสนี้ 𝑃𝑃 = + + 𝑛𝑛 1 𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑛𝑛 2 𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑛𝑛 3 𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑉𝑉 𝑉𝑉 𝑉𝑉 P = P1+P2+P3 โดย P1, P2 และ P3 คือ ความดันยอยของแกสทั้งสามชนิด และในกรณีนี้อาจเขียนสมการไดอีกแบบวา PV = (N1+ N2 +N3 )kBT โดย N1, N2 และ N3 คือจํานวนโมเลกุลของแกสแตละชนิด ตวอยางท่ี 8 จงหาความดันของแกสไนโตรเจน จํานวน 28 มิลลิกรัม ในภาชนะที่มีปริมาตร 4,000 ั  ลูกบาศกเมตร ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส PV = nRT m PV = RT M -6 3 28 x 10 - 3 g P( 4,000 x 10 m ) = ( )( 8.314 J/mol.K)( 273+37 K) 14 g P = 1,288.67 N/m2 P = 1.29x103 N/m2 ตอบ ความดันของแกสไนโตรเจนมีคาประมาณ 1.29x103 นิวตันตอตารางเมตร
  • 16. 16 จาก PV = nRT N และ n = N0 N จะได PV = RT N0 R PV = N T N0 PV = NkB T …………****** เมื่อ kB คือ คานิจของโบลตซมันน = 1.38 x 10-23 J/K N0 คือ เลขอาโวกาโดร = 6.02 x 1023 โมเลกุล N คือ จํานวนโมเลกุลของแกส ตวอยางท่ี 9 จงหาจํานวนโมเลกุลของอากาศ ในหองหนึ่งที่มีอุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส จํานวน 5 ั  ลูกบาศกเซนติเมตร ที่ความดัน 105 นิวตันตอตารางเมตร วิธีทํา จาก PV = NkB T ( 105 N/m2 )( 5 x 10- 6 m3 ) = N ( 1.38 x 10- 23 J/K )( 273 + 27 K ) N = 1.21x1020 โมเลกุล ตอบ อากาศในหองนี้จํานวน 5 ลูกบาศกเซนติเมตรจะมี ประมาณ 1.21x1020 โมเลกุล