Применим ли закон Авогадро к атомам или только к молекулам?

Я заметил, что онлайн-определения этого экспериментального закона всегда говорят, молекулы или атомы.

Проблема с тем, чтобы просто назвать их все «молекулами» и покончить с этим, заключается в том, что некоторым неудобно использовать этот термин для несвязанных атомов. Если у вас есть контейнер с He, в нем нет «молекул».

Поэтому, когда говорится «молекулы или атомы», это означает «молекулы или несвязанные атомы». Это не попытка сказать, что общее количество атомов в различных молекулярных видах имеет значение.

Число n в газовом законе Бойля-Мариотта-Гея-Люссака представляет собой количество молей рассматриваемого газа. Моль — это мера количества отдельных частиц (молекул или атомов) вещества. Закон Авогадро гласит, что количество частиц газа в заданном объеме идеального газа одинаково для разных идеальных газов при одинаковых давлении и температуре. Это связано со средней кинетической энергией отдельных частиц газа, рассматриваемых как точки массы. Таким образом, закон Авогадро справедлив для газов, состоящих как из молекул, так и из атомов. Примерами газов, состоящих из атомов, являются благородные газы, например гелий и аргон.

Ваша проблема связана с законом идеального газа и кинетической теорией, а не только с законом Авогадро, который является выводом из закона идеального газа.

В законе идеального газа$pV=NkT$переменная$N$относится к числу отдельных частиц в образце газа. Эти частицы могут быть отдельными атомами (например, атомами газа гелия).$He$) или двухатомные молекулы (например, молекулярный водород$H_2$) или многоатомные молекулы (например, аммиак$NH_3$) или даже смесь различных типов частиц (например, воздух, который представляет собой смесь$N_2, O_2, Ar, CO_2$и меньшее количество других газов).

Если отношение$pV/T$является константой для двух образцов газа (что определяет, что значит быть идеальным газом ), то это одна и та же константа , и два образца содержат одинаковое количество частиц независимо от их состава.

В кинетической теории предполагается, что частицы представляют собой точечные массы или твердые сферы. Их структура не имеет значения, равно как и их масса, насколько это касается этого уравнения. Ключевое предположение (обоснованное точностью применения теории в экспериментах) заключается в том, что частицы обмениваются энергией друг с другом опосредованно, через столкновения со стенками сосуда, и тем самым достигают равновесия, при котором каждая частица имеет одинаковую средняя поступательная кинетическая энергия, независимо от его массы или внутренней структуры.

Структура частиц и состав газовой смеси имеют значение, когда вы спрашиваете о теплоемкости газов, но уравнение идеального газа ничего вам об этом не говорит. Для этого нужно знать о других формах КЭ, кроме поступательной, в которых энергия может запасаться внутри частиц газа, таких как вращательная и колебательная энергия.

Вы спрашиваете об отклонениях ( частоте ошибок ) от закона Авогадро. В более общем смысле газы отклоняются от закона идеального газа по мере увеличения размера частиц. Две основные поправки к закону об идеальном газе касаются объема пространства, занимаемого частицами, и сил притяжения между частицами. Они выражаются в параметрах$b$и$a$соответственно в уравнении состояния Ван-дер-Ваальса для реальных газов

Нет, это частицы, т.е. молекулы, а не атомы.

Представьте себе два одинаковых сосуда (одного объема), в каждый из которых добавлены разные газы и которым дали отстояться при одинаковой температуре окружающей среды. Добавляйте каждый газ, пока давление не станет одинаковым.

Предположим, что в одном есть O2, а в другом He.

Поскольку P,V и T одинаковы, а R является константой, оба контейнера имеют одинаковое n - число частиц.

Но в контейнере O2 атомов вдвое больше, чем в контейнере He, поскольку каждая молекула состоит из двух атомов.

Он относится к молекулам. Если молекулы одноатомные (например, He), а не содержат несколько атомов (например, H2 или O2), это то же самое. Когда в молекуле больше одного атома, считайте молекулы.