Закон Авогадро • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

При горении дерева происходит химическая реакция: углерод древесины соединяется с кислородом воздуха и образуется диоксид углерода (CO₂). Один атом углерода имеет такую же массу, как и 12 атомов водорода, а два атома кислорода — как 32 атома водорода. Таким образом, соотношение масс углерода и кислорода, участвующих в реакции, всегда равно 12:32 (или, после упрощения, 3:8). Какие бы мы ни выбрали единицы измерения, соотношение останется неизменным: 12 грамм углерода всегда реагируют с 32 граммами кислорода, 12 тонн углерода — с 32 тоннами кислорода и т. д. В химических реакциях имеет значение относительное количество атомов каждого элемента, участвующего в реакции. И, наблюдая за горящим в ночи костром, мы можем быть твердо уверены, что для каждого атома углерода из древесины найдутся два атома кислорода из воздуха, и соотношение их масс будет 12:32.

Раз это так, значит, в 12 граммах углерода атомов столько же, сколько в 16 граммах кислорода. Химики называют это количество атомов молем. Если относительная атомная масса вещества равна n (т. е. его атом в n раз тяжелее атома водорода), то масса одного моля этого вещества — n грамм. Моль — мера количества вещества, подобная паре, дюжине или сотне. Носков в паре всегда два, яиц в дюжине — всегда двенадцать; точно так же и в моле вещества количество атомов или молекул всегда одно и то же.

Но как же ученые это поняли? Ведь атомы сосчитать все-таки значительно сложнее, чем носки. Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к исследованиям итальянского химика Амедео Авогадро. Ему было известно, что при протекании химической реакции между газами соотношение объемов этих газов такое же, как и их молекулярное соотношение. Например, если три молекулы водорода (H₂) реагируют с молекулой азота (N₂) с образованием двух молекул аммиака (NH₃), то объем участвующего в реакции водорода в три раза больше объема азота. Из этого Авогадро сделал вывод, что количество молекул в двух объемах должно находиться в соотношении 3:1, или, другими словами, что равные объемы газа должны содержать равное количество атомов или молекул — это утверждение известно нам как закон Авогадро. Авогадро не знал, какое именно количество атомов или молекул должно быть в одном моле вещества. Сегодня мы знаем: это число 6 × 10²³; мы называем его числом Авогадро (или постоянной Авогадро) и обозначаем символом N.

Несколько десятилетий исследования Авогадро оставались за рамками европейской науки того времени. Большинство историков склонны объяснять этот любопытный факт тем, что Авогадро работал в Турине, вдали от научных центров Германии, Франции и Англии. И действительно, только когда Авогадро приехал в Германию и представил там результаты своих исследований, они получили заслуженное признание.

Вычисление значения N оказалось непростой задачей. Это удалось сделать только в начале XX века французскому физику Жану Перрену (Jean Perrin, 1870–1942). Он предложил несколько методов нахождения этого числа, и все они дали один и тот же результат. Самый известный из них основан на количественной теории броуновского движения, разработанной Эйнштейном. Речь идет о непрерывном беспорядочном движении малых частиц (например, пыльцевых зерен) под действием хаотических толчков атомов или молекул окружающей их среды. Движение такого пыльцевого зерна зависит от частоты столкновений, а следовательно, от количества атомов в материальной среде.

2.6. Закон Авогадро



2.6. Закон Авогадро

2.6. Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811)

В равных объемах газов (V) при одинаковых условиях
(температуре Т и давлении Р) содержится одинаковое
число молекул.

Следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых
условиях занимает одинаковый объем.

В частности, при нормальных условиях, т.е. при 0°
С (273 К) и
101,3 кПа, объем 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объем называют
молярным объемом газа V_m.

Таким образом, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа

V_m = 22,4 л/моль.

Закон Авогадро используется в расчетах для газообразных веществ.
При пересчете объема газа от нормальных условий к любым иным применяют
объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

где Р_o, V_o, Т_o – давление, объем газа и
температура при нормальных условиях (Р_o = 101,3 кПа, Т_o = 273К).

Если известна масса (m) или количество (ν)
газа и требуется вычислить его объем, или наоборот, используют уравнение Менделеева-Клапейрона:

PV = ν RT,

где ν = m/M – отношение массы вещества к
его молярной массе,

R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль•К).

Из закона Авогадро вытекает еще одно важное следствие: отношение масс
одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов.
Эта постоянная величина называется относительной плотностью газа и обозначается D.
Так как молярные объемы всех газов одинаковы (1-е следствие закона Авогадро), то
отношение молярных масс любой пары газов также равна этой постоянной:

где М₁ и М₂ – молярные массы двух газообразных
веществ.

Величина D определяется экспериментально как отношение масс одинаковых
объемов исследуемого газа (М₁) и эталонного газа с известной
молекулярной массой (М₂). По величинам D и М₂
можно найти молярную массу исследуемого газа:

M₁ = D • M₂.

Закон Авогадро

Принцип

В 1811 году Авогадро высказал свою гипотезу о том, что при одинаковых условиях давления и температуры равные объемы всех газов содержат одинаковое количество элементов (молекул, атомов). Он вывел это из однородности поведения (идеальных) газов при повышении температуры и давления (см. газовые законы) и закона об объемах. Если предположение Авогадро верное, то 6 частей по объему СО и 3 части по объему О2 должны образовывать 6 частей по объему СО2, когда давление и температура одинаковы до и после реакции. Аналогично, при температуре чуть выше 100° С газовая смесь, содержащая 6 объемных частей Н2 и 3 объемных части 02, должна давать 9 объемных частей пара, а смесь, содержащая 5 объемных частей Н2 и 5 объемные части Cl2 должны давать 10 объемных частей HCl. В следующих экспериментах мы будем проводить реакции, названные выше, чтобы проверить правильность гипотезы. должны давать 10 объемных частей HCl. В следующих экспериментах мы будем проводить реакции, названные выше, чтобы проверить правильность гипотезы.

Преимущества

• 
  Безопасная и контролируемая процедура испытаний медленным эудиометром

• 
  Практичная газовая панель для хранения газов

• 
  Специальный нагреватель для стеклянного кожуха для оптимального контроля температуры

Задание

 Выполните следующие реакции, чтобы проверить справедливость закона Авогадро:

1. 
   Реакция получение оксида углерода и хлора

2. 
   Реакция окись углерода / кислород

3. 
   Реакция водород / кислород при температуре выше 100° С

4. 
   Реакция водород / хлор при температуре выше 100° C

Получаем понятие о

• 
  закон Авогадро

• 
  газовые законы

• 
  оксид углерода

• 
  водород

• 
  хлор

• 
  кислород

Необходимые аксессуары:

Прецизионные весы 620g / 0.001g

Урок 23. Закон Авогадро – HIMI4KA

У нас вышел новый курс, где всё объясняется ещё проще. Подробннее по ссылке

В уроке 23 «Закон Авогадро» из курса «Химия для чайников» поговорим о роли изучения газов для всей науки, а также дадим определение закону Авогадро. Этим уроком мы открываем третий раздел курса, под названием «Законы газового состояния». Рекомендую просмотреть прошлые уроки, так как в них изложены основы химии, которые понадобятся вам в изучении данной главы.

Предисловие к главе

Слово «Газ» происходит от хорошо известного греческого слова хаос. Химики гораздо позже подошли к изучению газов, чем других веществ. Твердые и жидкие вещества было значительно легче опознавать и отличать друг от друга, а представление о различных «воздухах» зарождалось очень медленно. Диоксид углерода был получен из известняка только в 1756 г. Водород открыли в 1766 г., азот — в 1772 г., а кислород — в 1781 г. Несмотря на столь позднее открытие газов, они являлись первыми веществами, физические свойства которых удавалось объяснить при помощи простых законов. Оказалось, что когда вещества, находящиеся в этом трудноуловимом состоянии, подвергаются изменениям температуры и давления, они ведут себя по гораздо более простым законам, чем твердые и жидкие вещества. Более того, одним из важнейших испытаний атомистической теории оказалась ее способность объяснить поведение газов. Эта история излагается в данной главе.

Заключив в замкнутый сосуд образец какого-либо газа, мы можем измерить его массу, объем, давление на стенки сосуда, вязкость, температуру, теплопроводность и скорость распространения  нем звука. Легко также измерить скорость эффузии (истечения) газа через отверстие в сосуде и скорость, с которой один газ диффундирует (проникает) в другой. В данном разделе будет показано, что все эти свойства не являются независимыми друг от друга, а связаны при помощи довольно простой теории, основанной на предположении, что газы состоят из непрерывно движущихся и сталкивающихся частиц.

Гипотеза Авогадро

В развитие атомистической теории чрезвычайно важную роль сыграла гипотеза, выдвинутая в 1811 г. Амедо Авогадро (1776-1856). Авогадро предположил, что в равных объемах всех газов, при одинаковых температуре и давлении, содержится равное число молекул. Это означает, что плотность газа должна быть пропорциональна молекулярной массе данного газа. Под плотностью газа понимается его масса, приходящаяся на единицу объема и измеряемая в граммах на миллилитр (г/мл).

На гипотезу Авогадро обратили внимание лишь спустя 50 лет, которая после многочисленных испытаний было подтверждена и из гипотезы превратилась в закон Авогадро. В знак запоздалого признания незаслуженно обойденного вниманием ученого число молекул в моле вещества впоследствии получило название числа Авогадро, равное 6,022·10²³.

Если воспользоваться законом Авогадро, то число молекул газа, а следовательно и число n его молей должно быть пропорционально объему V газа:

• Число молей газа n = k·V (при постоянных P и Т)

В этом уравнении k — коэффициент пропорциональности, зависящий от температуры T и давления P.

В уроке 23 «Закон Авогадро» мы рассмотрели одну из многих закономерностей, присущих газам. В данной главе мы обсудим и другие закономерности, связывающие между собой давление газа P, его объем V, температуру T и число молей n в данном образце газа. Надеюсь урок был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Калькулятор закона Авогадро • Термодинамика — теплота • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Определения и формулы

Закон Авогадро утверждает, что объем любого газа пропорционален количеству газа в молях, если температура и давление не изменяются. Иными словами, равные объемы любого газа содержат одинаковое количество молекул, если условия не изменяются. Отметим, что массы разных газов при этом не будут одинаковыми, так как у них разные молекулярные или атомные массы. Воздушный шар, наполненный гелием, будет в 33 раза легче того же шара, наполненного ксеноном (именно в такое количество раз отличаются их атомные веса).

Моль — мера количества вещества. Моль вещества точно равен 6,022 140 76 × 10²³ частиц вещества (атомов, молекул, ионов или электронов). Измеренный в граммах моль вещества численно равен средней массе одной молекулы соединения в атомных единицах массы. Например, один моль кислорода с атомной массой 16 соответствует 16 граммам газа. При стандартных условиях один моль идеального газа занимает объем 22,4 литра. Число 6,022 140 76 × 10²³ называется числом Авогадро.

Современная формулировка закона Авогадро:

Для данной массы идеального газа его объем прямо пропорционален количеству молей, если температура и давление поддерживаются постоянными.

Математически закон записывается так:

или

где k — константа, зависящая от давления и температуры газа. Это означает, что константа для идеального газа будет одной и той же для всех газов.

Или, если рассмотреть пары переменных при начальном и конечном состояниях одного и того же процесса, можно написать пропорцию:

где V — объем, n — количество вещества в молях, а индексы 1 и 2 показывают начальное и конечное состояние газа в системе. Любой неизвестный член этой пропорции можно найти путем перекрестного умножения. Например, начальный объем V₁ можно найти по такой формуле:

История

Итальянский ученый Амедео Авогадро больше всего известен по числу, которое только носит его имя. Число Авогадро было предложено в 1909 г. французским ученым Жаном Перреном и впервые определено австрийским физиком и химиком Йозефом Лошмидтом в 1865 г. и позже Джеймсом Клерком Максвеллом в 1873 г. В отличие от числа Авогадро, которое было предложено другими и названо в его честь, закон Авогадро открыл сам Амедео Авогадро. Это был четвертый эмпирический газовый закон, опубликованный в 1811 г. после законов Бойля-Мариотта (1662), Гей-Люссака (1787) и Шарля (1808). Надо отметить, что во французских учебниках этот закон называют La loi d’Avogadro-Ampère, потому что француз Анде-Мари Ампер также независимо сформулировал его в 1814 году.

Следует отметить, что при жизни Авогадро открытие закона мало кто заметил из-за того, что авторитетные ученые той эпохи — шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус и английский химик Джон Дальтон критиковали закон, отрицая возможность существования двухатомных молекул простых веществ. И только через полстолетия, в 1860 г., на Международном съезде химиков в Карлсруэ роль Авогадро была признана.

Закон Авогадро описывает поведение реальных газов приближенно, потому что он точно выполняется только для идеального газа. Реальные газы ведут себя как идеальный газ только при достаточно низких температурах и давлениях. При высоких температурах и давлениях поведение реальных газов отличается от описываемого законом Авогадро. Также следует отметить, что лучшее соответствие закону наблюдается у легких газов, таких, как водород или гелий; поведение газов с более тяжелыми атомами или молекулами описывается данным законом менее точно.

Примеры использования закона Авогадро

Аэродинамика и метеорология: влажный воздух менее плотный, чем сухой

Закон Авогадро используют в аэродинамике при определении подъемной силы крыла и тяги двигателя. Сухой воздух состоит, в основном, из молекул кислорода и азота. Это означает, что данный объем влажного воздуха легче, чем тот же объем сухого воздуха, поскольку более легкие молекулы водяного пара, находящиеся в воздухе, вытесняют молекулы кислорода. В то же время, количество молекул в данном объеме газа при тех же температуре и давлении одно и то же, независимо от влажности. Влажный воздух с водой менее плотный, чем сухой воздух и следовательно он обеспечивает меньшую подъемную силу (равную разности давлений на крыло снизу и сверху) и меньшую тягу двигателя (меньше кислорода!). В заключение мы отметим, что интуитивно влажный воздух кажется более плотным, чем сухой (вода ведь тяжелее воздуха!).

Воздушные шары

Шары, наполненные водородом и гелием

В игрушечных шарах и оболочках метеозондов используются гелий или водород. Газ в них имеет ту же температуру и почти такое же давление, как у окружающего воздуха. По закону Авогадро в одинаковых объемах воздуха, гелия и водорода должно быть одинаковое количество молекул. В то же время, шары, наполненные гелием и водородом, обладают в воздухе положительной плавучестью, так как атомы водорода и молекулы гелия намного легче молекул азота и кислорода.

Тепловые аэростаты (монгольфьеры)

Тепловые аэростаты обладают в воздухе положительной плавучестью, так как воздух в них теплее, чем окружающий воздух. В теплом воздухе меньше молекул, чем в том же объеме окружающего воздуха. Температура и давление в шаре и в окружающем воздухе примерно одинаковые и подъемная сила обеспечивается меньшим количеством молекул в воздухе, который, таким образом, имеет плотность меньше, чем окружающий воздух.

Мяч

При надувании мяча его объем увеличивается, так как при этом добавляются молекулы. Однако, если ниппель (клапан) мяча плохо работает, происходит утечка воздуха и его объем уменьшается.

Легкие

Нашему организму для жизнедеятельности необходим кислород. Он нужен нам чтобы думать, двигаться, переваривать пищу и для других биохимических процессов. Когда эти процессы происходят, ткани организма нуждаются в кислороде для окисления, которое, в свою очередь, используется для получения необходимой организму энергии. В результате этих процессов окисления образуется диоксид углерода (углекислый газ), который необходимо удалять из организма.

Для удаления из организма диоксида углерода, ему необходимо постоянно осуществлять газообмен с внешней средой. Дыхание — это процесс перемещения воздуха в легкие и обратно для газообмена, при котором, главным образом, в организм поступает кислород и удаляется углекислый газ. Во вдыхаемом воздухе содержится по объему 21% кислорода, 78% азота и очень небольшие количества других газов, включая углекислый газ, водяной пар и благородные газы. В выдыхаемом воздухе по объему содержится до 5% углекислого газа, то есть примерно в 100 раз больше, чем во вдыхаемом воздухе.

Мы дышим, потому что действуют закон Авогадро и другие газовые законы. При вдохе (также называемом инспирацией) легкие расширяются и в них поступают молекулы газов. При выдохе (также называемом экспирацией) объем легких уменьшается и наружу выводятся молекулы газов, являющихся продуктами метаболизма. Легкие не могут «надуваться» сами по себе, так как у них нет мышц. Они увеличиваются в размере при вдохе только из-за того, что увеличивается объем грудной полости с помощью сокращения:

• диафрагмы и
• межрёберных мышц, которые поднимают и расширяют грудную клетку.

Диафрагма представляет собой плоский мышечный орган, отделяющий грудную полость, в которой находятся легкие и сердце, от брюшной полости, в которой находятся желудок, печень, почки, кишечник и другие органы. Во время выдоха диафрагма и межрёберные мышцы расслабляются и объем грудной полости уменьшается.

Средний взрослый мужчина имеет объем легких около 6 литров. Более высокие и физически развитые люди, а также те, кто живет на большой высоте над уровнем моря, имеют больший объем легких, а невысокие, полные люди, и те, кто, кто не живет на большой высоте над уровнем моря, имеют меньший объем легких. У спортсменов объем легких может достигать 12 л. При спокойном дыхании количество воздуха в обычном вдохе и выдохе, называемое дыхательным объемом, составляет примерно 0,5 л у здоровых мужчин и 0,4 л у здоровых женщин. В конце каждого выдоха легкие взрослого мужчины все еще содержат 2,4 л воздуха, женщины — 1,8 л. Этот объем называется функциональная остаточная емкость легких (ФОЕЛ).

Интересно определить сколько молей и граммов воздуха мы вдыхаем и выдыхаем при каждом цикле дыхания и какая разность давлений требуется для обеспечения нормального дыхания. Наши калькуляторы законов идеального газа помогут нам рассчитать разницу давлений, необходимую для спокойного дыхания здорового мужчины при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении.

Количество воздуха в молях в легких перед началом вдоха (ФОЕЛ) равно 2,4 л при 37 °С и нормальном атмосферном давлении 100 кПа рассчитывается по формуле закона идеального газа (щелкните, чтобы посмотреть этот расчет в калькуляторе).:

Как мы уже говорили, дыхательный объем при спокойном дыхании здорового мужчины равен 0,5 л. Воспользуемся нашим калькулятором идеального газа, чтобы определить количество воздуха в молях в 0,5 л при давлении 100 кПа и 20 °С (щелкните, чтобы посмотреть этот расчет в калькуляторе):

Молярная масса воздуха равна 29 г/моль и калькулятор показывает, что 0,21 моля соответствует 0,6 г воздуха. Это совсем немного, но этого количества воздуха при каждом вдохе как раз хватает, чтобы поддерживать нормальную жизнедеятельность нашего организма.

Температура воздуха в легких равна 37 °С, давление в конце вдоха равно атмосферному. Поэтому, в соответствии с законом Гей-Люссака, объем воздуха в легких, который поступил туда во время вдоха, увеличится:

(щелкните, чтобы посмотреть этот расчет в калькуляторе). Общий объем воздуха в легких в конце цикла вдоха:

Теперь у нас имеются все данные для определения разности давлений, необходимой для вдоха:

Определим давление в начале вдоха, которое необходимо, чтобы вдохнуть 0,5 л воздуха при 20 °С. По закону идеального газа мы имеем:

(щелкните, чтобы посмотреть этот расчет в калькуляторе). Разность давления 100,367 – 100 = 0,367 кПа = 2,75 тор = 2,75 мм рт. ст. = 3,74 см водного столба. Эта разность давлений между воздухом в легких и атмосферным давлением, которая необходима для того, чтобы вдохнуть 0,5 л воздуха при нормальных условиях. Напомним, что эта разность давлений обеспечивается сокращением диафрагмы и межрёберных мышц.

Закон Авогадро — Электронный учебник K-tree

Авогадро анонсировал следующий закон:

В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится
одинаковое число молекул.

А теперь давайте разбираться, что он имел ввиду…
Никто не знает, как получить 1 литр чистого газа в XIX веке, Авогадро в тот момент руководствовался
своим огромным опытом и знаниями в этой области и объявленный закон являлся не чем иным, как гипотезой.
Поэтому закон выделенный абзацем выше нужно запомнить как есть.

А для того, что бы понять данный закон, давайте определимся с терминами:

Нормальные условия

В химии существует понятие «нормальные условия», это очень дружелюбный термин, который обозначает
нормальные температуру и давление, а именно — 0°С (или 273,15 К) и 1 атм. В химии всегда подразумевается,
что эксперимент проходит в нормальных условиях.

Моль

Моль — это 6,022 141 29 (27) · 10²³ элементов (атомы, молекулы или хомячки — не важно, это просто число).
Далее будет идти сокращение 6,022· 10²³, но Вы понимаете, о чём речь.

Молярная масса

Молярной массой вещества названа масса 6,022·10²³ атомов химического элемента.
То есть молярная масса гелия — это масса 6,022·10²³ атомов гелия.
Молярная масса никеля — это масса 6,022·10²³ атомов никеля.
И, внимание! Молярная масса молекулы воды (H₂O) равна массе 2 × 6,022·10²³
атомов водорода плюс масса 6,022·10²³ атомов кислорода.

Откуда берётся молярная масса? Это сложный химический эксперимент, описан в статье про моль, а для решения
задач будет достаточно данных из справочника, например, молярная масса химических элементов указана
в таблице менделеева.

Газ

Молекулы газа состоят из одного или более атомов. Из одного атома состоят газы гелий, неон, аргон, криптон,
ксенон, радон и оганесон — это элементы последней группы таблицы Менделеева. Одноатомность таких газов
следует из строения электронной оболочки атомов

Двухатомными газами являются водород, азот, кислород, фтор и хлор. Молекулы таких газов состоят из двух
атомов, то есть: H₂, N₂, O₂,
F₂, Cl₂

Объяснение закона Авогадро

При нормальных условиях:

1 л водорода весит 0,09 г — это результат эксперимента, молярная масса газа водорода — 2·1,008 г/моль.
1 л кислорода весит 1,429 г — это также результат эксперимента, молярная масса газа кислорода — 32 г/моль.

2.016/0.09 = 22,4 л/моль
32/1,429 = 22,4 л/моль

Этот эксперимент Вы можете повторить в домашних условиях 😉

Таким образом, 1 моль газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 л, откуда можно сделать
вывод: в 22,4 л газа содержится 1 моль молекул.

Задача

Какую массу будет иметь 40 л газа кислорода?

Решение

Что бы определить массу из объёма потребуется узнать количество молекул газа, затем посчитать их массу.

В 22,4 л газа содержится один моль молекул, откуда:

40/22,4 ≈ 1.79
в 40 л газа содержится 1.79 моль молекул

Кислород — это двухатомный газ, а значит его формула O₂, то есть в одной молекуле содержится 2 атома
кислорода. Следовательно:

1.79×2 = 3.58
В 1.79 моль молекул содержится 3.58 моль атомов кислорода.

В таблице Менделеева указана молярная масса кислорода и она равна 15,999 г/моль, откуда:

15.999 × 3.58 ≈ 57.28 г

Ответ: 40 л газа кислорода имеет массу 57.28 г

Авогадро, Амедео

Амедео Авогадро

Авогадро (Avogadro) Амедео (1776-1856),
итальянский физик и химик. В 1811 выдвинул
молекулярную гипотезу строения вещества,
установил один из газовых законов,
названный его именем. 

Авогадро Амедео

Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди
Кваренья э ди Черрето родился 9 августа 1776
года в Турине — столице итальянской
провинции Пьемонт в семье служащего
судебного ведомства Филиппе Авогадро.
Когда пришла пора выбирать профессию,
Амедео также занялся юриспруденцией. В
двадцать лет он получил ученую степень
доктора церковного права.

Когда ему уже исполнилось 25 лет, он стал
все свободное время посвящать изучению
физико-математических наук.

Авогадро начал свою научную
деятельность с изучения электрических
явлений. Этот интерес особенно усилился
после того, как Вольта в 1800 году изобрел
первый источник электрического тока, а
также в связи с дискуссией между Гальвани
и Вольта о природе электричества. Работы
Авогадро, посвященные разным проблемам
электричества, появлялись вплоть до 1846
года.

В 1803 и 1804 годах Амедео, совместно со
своим братом Феличе, представил в
Туринскую Академию наук две работы,
посвященные теории электрических и
электрохимических явлений, за что и был
избран в 1804 году членом-корреспондентом
этой академии. В первой работе под
названием «Аналитическая заметка об
электричестве» он объяснял поведение
проводников и диэлектриков в
электрическом поле, в частности явление
поляризации диэлектриков.

В 1806 году Авогадро получает место
репетитора в Туринском лицее, а затем, в
1809 году, переводится преподавателем
физики и математики в лицей города
Верчелли.

В 1811 году появляется статья Авогадро
«Очерк метода определения
относительных масс элементарных молекул
тел и пропорций, согласно которым они
входят в соединения». Излагая основные
представления молекулярной теории,
Авогадро показал, что она открывает
возможность точного определения атомных
масс, состава молекул и характера
происходящих химических реакций. Для
этого необходимо представить, что
молекулы водорода, кислорода, хлора и
некоторых других простых веществ состоят
не из одного, а из двух атомов.

В 1814 году появляется вторая статья
Авогадро «Очерк об относительных
массах молекул простых тел, или
предполагаемых плотностях их газа, и о
конституции некоторых из их соединений».
Здесь четко формулируется закон Авогадро:
«…равные объемы газообразных веществ
при одинаковых давлениях и температурах
отвечают равному числу молекул, так что
плотности различных газов представляют
собою меру масс молекул соответствующих
газов». Так как масса одного моля
вещества пропорциональна массе
отдельной молекулы, то закон Авогадро
можно сформулировать как утверждение,
что моль любого вещества в газообразном
состоянии при одинаковых температурах и
давлениях занимает один и тот же объем.
Как показали эксперименты, при
нормальных условиях число молекул в моле
любого вещества одинаково. Оно получило
название числа Авогадро.

В 1821 году в статье «Новые соображения
о теории определенных пропорций в
соединениях и об определении масс
молекул тел» Авогадро подвел итог
своей почти десятилетней работе в
области молекулярной теории и
распространил свой метод определения
состава молекул на целый ряд
органических веществ.

В сентябре 1819 года Авогадро избирается
членом Туринской академии наук. В 1820 году
королевским указом Авогадро назначается
первым профессором новой кафедры высшей
физики в Туринский университет.

В 1822 году после студенческих волнений
Туринский университет был на год закрыт
властями, а ряд его новых кафедр, в том
числе и кафедра высшей физики,
ликвидирован. Тем не менее в 1823 году
Авогадро получает титул заслуженного
профессора высшей физики и назначается
старшим инспектором Палаты по контролю
за государственными расходами.

В 1823 году Туринский университет вновь
получил кафедру высшей физики, но ее
предложили не Авогадро, а известному
французскому математику Огюстену Луи
Коши. Спустя два года, после отъезда Коши,
Авогадро смог занять эту кафедру, где и
проработал до 1850 года. В 1837-1841 годах
Авогадро издал четырехтомное сочинение
«Физика весомых тел, или трактат об
общей конституции тел». Этот труд
оказался первым в истории учебником
молекулярной физики.

После ухода из университета Авогадро
некоторое время занимал должность
старшего инспектора Контрольной палаты,
а также состоял членом Высшей
статистической комиссии, Высшего совета
народного образования и председателем
Комиссии мер и весов. Он умер в Турине 9
июля 1856 года и похоронен в семейном
склепе в Верчелли.

Использованы материалы сайта сайта http://100top.ru/encyclopedia/ 

Амедео Авогадро | Биография, право, открытия и факты

Амедео Авогадро , полностью Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро, Conte di Quaregna e Cerreto , (родился 9 августа 1776 года, Турин, в Королевстве Сардиния и Пьемонт [Италия] — умер 9 июля 1856 года, Турин) , Итальянский физик-математик, который показал в так называемом законе Авогадро, что при контролируемых условиях температуры и давления равные объемы газов содержат равное количество молекул.

Подробнее по этой теме

Станислао Канниццаро: Атомные веса и Авогадро

Историческое значение Канниццаро ​​наиболее тесно связано с длинным письмом, которое он написал 12 марта 1858 года своему другу Себастьяно …

Образование и начало карьеры

Авогадро был сыном Филиппо Авогадро, Conte di Quaregna e Cerreto, выдающегося юриста и сенатора из региона Пьемонт на севере Италии.Авогадро получил диплом юриспруденции в 1792 году, но не занимался юридической практикой до тех пор, пока четыре года спустя не получил докторскую степень по церковному праву. В 1801 году он стал секретарем префектуры Эридано.

Начиная с 1800 года Авогадро в частном порядке изучал математику и физику, а свои ранние исследования он сосредоточил на электричестве. В 1804 году он стал членом-корреспондентом Туринской академии наук, а в 1806 году был назначен на должность демонстранта в академической коллегии.Три года спустя он стал профессором естественной философии в Королевском колледже Верчелли и занимал эту должность до 1820 года, когда он принял первую кафедру математической физики в Туринском университете. Из-за гражданских беспорядков в Пьемонте университет был закрыт, и Авогадро лишился своей кафедры в июле 1822 года. Кафедра была восстановлена ​​в 1832 году и предложена французскому физику-математику Огюстен-Луи Коши. Год спустя Коши уехал в Прагу, и 28 ноября 1834 года Авогадро был назначен вновь.

Авогадро известен прежде всего своей молекулярной гипотезой, впервые высказанной в 1811 году, в которой он утверждал, что равные объемы всех газов при одинаковой температуре и давлении содержат одинаковое количество молекул. Он использовал эту гипотезу в дальнейшем, чтобы объяснить закон объединения объемов газов французским химиком Жозефом-Луи Гей-Люссаком (1808 г.), предположив, что фундаментальные единицы элементарных газов могут фактически разделяться в ходе химических реакций. Это также позволило рассчитать молекулярную массу газов относительно некоторого выбранного стандарта.Авогадро и его современники обычно использовали плотность газообразного водорода в качестве стандарта для сравнения. Таким образом, было показано, что существует следующее соотношение: ^{Вес 1 объема газа или пара} / _{Вес 1 объема водорода} = ^{Вес 1 молекулы газа или пара} / _{Вес 1 молекулы водорода}

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Чтобы различать атомы и молекулы разных типов, Авогадро использовал такие термины, как molécule intégrante (молекула соединения), molécule constituante (молекула элемента) и molécule élémentaire (атом).Хотя его газообразные элементарные молекулы были преимущественно двухатомными, он также признавал существование одноатомных, трехатомных и четырехатомных элементарных молекул. В 1811 году он представил правильную молекулярную формулу воды, оксидов азота и азота, аммиака, оксида углерода и хлористого водорода. Три года спустя он описал формулы для двуокиси углерода, сероуглерода, двуокиси серы и сероводорода. Он также применил свою гипотезу к металлам и присвоил атомные веса 17 металлическим элементам на основе анализа конкретных соединений, которые они образовали.Однако его упоминание о gaz métalliques могло на самом деле задержать принятие его идей химиками. В 1821 году он предложил правильную формулу для спирта (C ₂ H ₆ O) и эфира (C ₄ H ₁₀ O).

Приоритет того, кто на самом деле представил молекулярную гипотезу газов, оспаривался на протяжении большей части XIX века. Требование Авогадро основывалось в первую очередь на его неоднократных заявлениях и заявлениях. Другие приписывали эту гипотезу французскому натурфилософу Андре-Мари Амперу, который опубликовал аналогичную идею в 1814 году.Многие факторы объясняют тот факт, что гипотеза Авогадро игнорировалась вплоть до его смерти. Во-первых, никто не понимал различия между атомами и молекулами. Более того, поскольку считалось, что похожие атомы отталкивают друг друга, существование многоатомных элементарных молекул казалось маловероятным. Авогадро также математически представил свои открытия способами, более знакомыми физикам, чем химикам. Рассмотрим, например, предложенную им взаимосвязь между удельной теплоемкостью сложного газа и его химическими составляющими: c ² = p ₁ c ₁ ² + p ₂ c ₂ ² + и т. Д.

(Здесь c , c ₁ , c ₂ и т. Д., Представляют собой удельную теплоемкость при постоянном объеме сложного газа и его составляющих; p ₁ , p ₂ и т. Д. Представляют собой количество молекул каждого компонента в реакции). Основываясь на экспериментальных данных, Авогадро определил, что удельная теплоемкость газа при постоянном объеме пропорциональна квадратному корню из его способности притяжения к теплу.В 1824 году он рассчитал «истинное сродство к теплу» газа, разделив квадрат его теплоемкости на его плотность. Результаты варьировались от 0,8595 для кислорода до 10,2672 для водорода, и числовой порядок сродства совпадал с электрохимическим рядом, в котором элементы перечислены в порядке их химической реакционной способности. Математическое разделение сродства элемента к теплу на сродство выбранного им стандарта, кислорода, привело к тому, что он назвал «числом сродства» элемента. Между 1843 годом и своим выходом на пенсию в 1850 году Авогадро написал четыре мемуара об атомных объемах и обозначил числа сродства для элементов с использованием атомных объемов в соответствии с методом, «не зависящим от всех химических соображений» — утверждение, которое мало привлекало химиков.

Семья и наследство

Авогадро женился на Фелисите Мацце из Бьеллы в 1815 году; вместе у них было шестеро детей. Домашний, трудолюбивый и скромный, он редко покидал Турин. Его минимальный контакт с выдающимися учеными и его привычка цитировать собственные результаты усилили его изоляцию. Хотя в 1845 году он утверждал, что его молекулярная гипотеза для определения атомного веса была широко принята, в то время все еще существовала значительная путаница в отношении концепции атомного веса. Гипотеза Авогадро стала широко привлекать химиков только после того, как его соотечественник и коллега-ученый Станислао Канниццаро ​​продемонстрировал ее ценность в 1858 году, через два года после смерти Авогадро.Многие новаторские идеи и методы Авогадро предвосхитили более позднее развитие физической химии. Его гипотеза теперь рассматривается как закон, а величина, известная как число Авогадро (6,02214076 × 10 ²³ ), число молекул в грамме молекулы или моля любого вещества, стала фундаментальной константой физической науки.

Амедео Авогадро

Амедео Авогадро.

Из История химии Ф. Дж. Мура (McGraw-Hill Book Company, Нью-Йорк, 1918) Ноэль Г.Coley

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• Станислао Канниццаро: атомные веса и Авогадро

  Историческое значение Канниццаро ​​наиболее тесно связано с длинным письмом, которое он написал 12 марта 1858 года своему другу Себастьяно де Лука, профессору химии в Пизе, а затем опубликовал его как «Sunto di un corso di filosofia chimica fatto nella R.Università de…

• атом: экспериментальные основы атомной химии

  Амедео Авогадро , опираясь на усилия Далтона, решил загадку, но его работы игнорировались в течение 50 лет. В 1811 году Авогадро выдвинул две гипотезы: (1) Атомы элементарных газов могут быть объединены в молекулы, а не существовать как отдельные атомы, как полагал Дальтон.(2)…

• Физические науки: Химия

  … в 1811 году итальянский физик Амедео Авогадро смог согласовать атомную теорию Дальтона с объемным законом Гей-Люссака, постулировав, что атомы Дальтона действительно являются составными атомами или многоатомными.По ряду причин, одна из которых связана с недавними успехами электрохимии, гипотеза Авогадро не была принята до тех пор, пока …

Станислао Канниццаро ​​| Итальянский химик

Станислао Канниццаро ​​, (родился 13 июля 1826 года, Палермо, Сицилия, Королевство Обеих Сицилий [Италия] — умер 10 мая 1910 года, Рим, Италия), итальянский химик, который был тесно связан с решающим движением реформ в науке. .

Образование и ранние годы жизни

Канниццаро, сын магистрата, изучал медицину в университетах Палермо и Неаполя, а затем отправился в Пизу, чтобы изучать органическую химию у Раффаэле Пириа, лучшего химика, работавшего тогда в Италии. В 1849 году Канниццаро ​​отправился в Париж, где он присоединился к Мишелю Шеврёлю в его лаборатории в Национальном музее естественной истории. Два года спустя, имея в своем активе несколько прекрасных опубликованных работ, Канниццаро ​​был назначен профессором физики и химии в Collegio Nazionale в Алессандрии, Пьемонт (ныне часть Италии).Затем, в 1855 году, его призвали на должность профессора в Генуе.

Химические исследования и реформы

Ранние исследования

Химические интересы Канниццаро ​​были связаны с натуральными продуктами и реакциями ароматических соединений. В 1853 году он обнаружил, что при обработке бензальдегида концентрированным основанием образуются как бензойная кислота, так и бензиловый спирт — явление, известное сегодня как реакция Канниццаро. Несмотря на то, что Канниццаро ​​на протяжении большей части своей карьеры боролся с неадекватным лабораторным оборудованием, его опубликованные исследования были важными и влиятельными.В 1861 году он вернулся в свой родной Палермо, где преподавал в течение 10 лет, что сделало местный университет центром химического образования и исследований в Италии. Среди его учеников в Палермо был Вильгельм Кёрнер, немецкий химик, который сделал свою дальнейшую карьеру в Италии и чей «абсолютный» метод определения структуры ароматических производных решил проблему, которая много лет мучила химиков-органиков. Последний переезд Канниццаро ​​в 1871 году был в Римский университет, где он провел остаток своей долгой и выдающейся карьеры.

Атомные массы и Авогадро

Историческое значение Канниццаро ​​наиболее тесно связано с длинным письмом, которое он написал 12 марта 1858 года своему другу Себастьяно де Лука, профессору химии в Пизе, и впоследствии опубликовано как «Sunto di un corso di filosofia chimica fatto nella R. Università. де Генуя »(« Очерк курса химической философии в Королевском университете Генуи »). Чтобы прояснить значение этой брошюры, необходимо описать кое-что о состоянии химической теории того времени.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Английский ученый Джон Дальтон опубликовал свою атомную теорию в 1808 году, и некоторые из его центральных идей вскоре были приняты большинством химиков. Однако в течение полувека сохранялась неуверенность в том, как атомную теорию следует сконфигурировать и применить к конкретным ситуациям. Не имея возможности напрямую взвешивать такие маленькие частицы, как атомы и молекулы, и не имея возможности однозначно определять формулы соединений, химики в разных странах разработали несколько различных несовместимых атомистических систем.Работа, предлагающая выход из этой сложной ситуации, была опубликована еще в 1811 году итальянским физиком Амедео Авогадро, который использовал плотности пара для определения относительного веса атомов и молекул и предположил, что элементарные газы должны состоять из молекул с более чем одним атом.

Несмотря на кажущуюся перспективность, идеи Авогадро были удручающе абстрактными и обремененными некоторыми аномалиями, которые задержали их принятие химиками. Дополнительным препятствием для принятия было то, что многие химики неохотно применяли физические методы (такие как определение плотности пара) для решения своих проблем.К середине века, однако, некоторые ведущие деятели начали рассматривать хаотическое множество конкурирующих систем атомных весов и молекулярных формул как недопустимое. Более того, начали накапливаться чисто химические свидетельства того, что подход Авогадро в конце концов может быть правильным. В 1850-х годах молодые химики, такие как Александр Уильямсон в Англии, Чарльз Герхард и Адольф Вюрц во Франции и Август Кекуле в Германии, начали выступать за реформу теоретической химии, чтобы привести ее в соответствие с теорией Авогадриана.

В своей брошюре 1858 года Канниццаро ​​показал, что полное возвращение к идеям Авогадро может быть использовано для построения последовательной и надежной теоретической структуры, которая соответствует почти всем доступным эмпирическим данным. Он утверждал, что несколько оставшихся аномалий можно легко понять как незначительные (и законные) исключения из общих правил. Например, он указал на свидетельства, свидетельствующие о том, что не все элементарные газы состоят из двух атомов на молекулу — некоторые одноатомные, большинство двухатомных, а некоторые даже более сложные.Еще одним предметом разногласий были формулы соединений щелочных металлов (таких как натрий) и щелочно-земельных металлов (таких как кальций), которые, ввиду их поразительных химических аналогий, большинство химиков хотели отнести к одним и тем же. тип формулы. Канниццаро ​​утверждал, что отнесение этих металлов к разным категориям дало положительный результат в виде устранения определенных аномалий при использовании их физических свойств для определения атомного веса.

Поразительное заключение Канниццаро ​​из этого тщательного и проницательного анализа заключалось в том, что «выводы, сделанные на основе [теории Авогадро], неизменно соответствуют всем физическим и химическим законам, которые были обнаружены до сих пор.Это означало (по крайней мере для Канниццаро), что было возможно и желательно построить единую «истинную» атомистическую систему, которая должна немедленно заменить хаос конкурирующих традиционных систем 1850-х годов. К сожалению, брошюра Канниццаро ​​изначально была опубликована только на итальянском языке и сразу же не имела большого влияния.

Настоящий прорыв произошел с проведением в сентябре 1860 г. в немецком городе Карлсруэ международного химического конгресса, на котором присутствовало большинство ведущих европейских химиков.Конгресс в Карлсруэ был организован Кекуле, Вюрцем и некоторыми другими, которые разделяли представление Канниццаро ​​о том, в каком направлении должна идти химия. Говоря по-французски (как и все присутствующие), красноречие и логика Канниццаро ​​произвели неизгладимое впечатление на собравшееся тело. Более того, его друг Анджело Павеси (профессор из Павии) раздал участникам брошюру Канниццаро ​​в конце встречи; позднее не один химик написал о решающем впечатлении, которое произвело чтение этого документа.Таким образом, Канниццаро ​​сыграл решающую роль в победе в битве за реформы. Система, которую он отстаивал и вскоре после этого была принята большинством ведущих химиков, практически идентична той, что используется до сих пор.

11.11: Закон Авогадро — объем и родинки

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Закон Авогадро
2. Резюме
3. Информация и авторство

Спущенная шина не очень полезна.Он не смягчает обод колеса и создает очень неудобную поездку. Когда в шину добавляется воздух, давление увеличивается, поскольку все больше молекул газа вдавливается в жесткую шину. Количество воздуха, подаваемого в шину, зависит от номинального давления в этой шине. Слишком маленькое давление — шина не будет держать форму. Слишком большое давление — шина может лопнуть.

Закон Авогадро

Вы узнали о гипотезе Авогадро: равные объемы любого газа при одинаковой температуре и давлении содержат одинаковое количество молекул.Отсюда следует, что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, присутствующих в образце. Закон Авогадро гласит, что объем газа прямо пропорционален количеству молей (или количеству частиц) газа, когда температура и давление поддерживаются постоянными. Математическое выражение закона Авогадро:

\ [V = k \ раз n \]

или

\ [\ dfrac {V_1} {n_1} = \ dfrac {V_2} {n_2} \]

где \ (n \) — количество молей газа, а \ (k \) — постоянная.Закон Авогадро проявляется всякий раз, когда вы надуваете воздушный шар. Объем воздушного шара увеличивается по мере того, как вы добавляете к нему моли газа, надувая его.

Если емкость с газом жесткая, а не гибкая, в Законе Авогадро можно заменить объем давлением. Добавление газа в жесткий контейнер увеличивает давление.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Воздушный шар заполнен до объема \ (1.90 \: \ text {L} \) \ (0.0920 \: \ text {mol} \) газообразным гелием.Если в воздушный шар добавить \ (0,0210 \: \ text {mol} \) дополнительного гелия при постоянных температуре и давлении, каков будет новый объем воздушного шара?

Решение

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Объем газа 12,8 л содержит 0,000498 моль газообразного кислорода. Какой объем газа заполняет 0,0000136 моль газа при постоянной температуре и давлении?

Ответ

0.350 л

Сводка

• Расчеты зависимости между объемом и числом молей газа могут быть выполнены с использованием закона Авогадро.

Материалы и авторство

Эта страница была создана на основе содержимого следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

Авогадро и Закон об идеальном газе

Существует четыре закона, известных как Газовые законы , которые описывают поведение газов.Четыре закона — это закон Бойля, закон Шарля, закон Гей-Люссака и закон Авогадро.

Закон Авогадро

Амадео Авогадро был итальянским физиком, который в 1811 году заявил, что объем любого газа пропорционален количеству молекул газа (измеряется в молях, — символ моль ). Другими словами, если количество газа увеличивается, то увеличивается и его объем.

Закон Авогадро в действии (© 2020 Let’s Talk Science).

Один важный урок, который мы извлекаем из этого закона, заключается в том, что если сравнивать образцы любого газа, которые имеют одинаковый объем, температуру и давление, то все они будут содержать одинаковое количество молекул.Вы можете увидеть это на следующей диаграмме:

Диаграмма, сравнивающая массы газообразного аргона, газообразного кислорода и газообразного азота при одинаковом объеме, количестве, давлении и температуре (© 2020 Let’s Talk Science).

Вот три разных газа, которые занимают один и тот же объем (22,4 л), при одинаковом давлении (1 атм) и одинаковой температуре (273 K или 0 ° C). Несмотря на то, что их массы различны, количество каждого газа одинаково (1 моль). Один моль (единица СИ для количества вещества) газа (или любого вещества в этом отношении) содержит такое же количество молекул.Таким образом, мы можем сказать, что все эти три газа содержат одинаковое количество молекул. Число молекул в 1 моль, известное как Число Авогадро , огромно (6,02×10 ²³ )! Обратите внимание, мы не ограничены этими условиями. Например, мы могли бы изменить объем этих газов, чтобы он был больше или меньше, а также изменить давление и температуру, чтобы они были в равной степени выше или ниже. Если все три условия одинаковы для всех газов, мы можем сказать, что все они имеют одинаковое количество молекул! Число может больше не совпадать с числом Авогадро, но число молекул все же можно вычислить.

Закон Авогадро в повседневной жизни

Вы, наверное, сами видели этот пример закона Авогадро. Когда вы надуваете воздушный шар, вы добавляете в него молекулы газа. В результате объем воздушного шара увеличивается — и для этого вы уменьшаете количество молекул в легких (что уменьшает их объем)! Велосипедный насос делает то же самое с велосипедной шиной.

Девушка надувает воздушный шар (Источник: Ренато Ганоза [CC BY] через Wikimedia Commons).

Закон об идеальном газе

Объем, давление, температура и количество (количество) газа могут влиять друг на друга. Поскольку разные газы действуют одинаково, можно написать одно уравнение, связывающее все эти свойства. Закон об идеальном газе объединяет несколько законов, включая закон Бойля, закон Шарля, закон Гей-Люссака и закон Авогадро, в одну аккуратную и понятную формулу! Этот закон обычно используется для расчета того, как изменится объем газа при изменении температуры, давления или количества газа.

В Законе идеального газа поведение газа можно резюмировать с помощью следующего уравнения:

PV = nRT

Где:

• P давление
• V объем
• n — количество молекул газа в молях
• R — это число, известное как идеальная газовая постоянная (значение R часто, но не всегда, 8,314 Дж / моль K)
• T — температура (которая должна быть в градусах Кельвина)

На диаграмме ниже показано, как все вышеперечисленные законы газа присутствуют в этом законе идеального газа.

Хотя в действительности газ не является «идеальным газом», некоторые из них действительно подходят очень близко.Следовательно, закон идеального газа позволяет нам приблизительно предсказать поведение газа.

Эта формула часто используется, когда вы хотите определить количество газа в баллоне. Например, вы можете определить массу газа в контейнере, взвесив газ в контейнере, откачав газ и затем повторно взвесив контейнер. Однако, поскольку газы имеют такой малый вес, разница будет настолько мала, что ее будет трудно измерить. Вместо этого все, что вам нужно знать, — это давление, которое можно измерить по манометру, объем емкости и температура газа.Затем подставьте эти значения в формулу и решите относительно n , откуда можно получить массу.

В центре внимания инновации

Биогазовый кооператив ZooShare

Уникальная договоренность между животными из зоопарка Торонто, крупного канадского продуктового магазина и некоммерческого кооператива возобновляемых источников энергии под названием ZooShare. ZooShare находится в процессе разработки первого в Северной Америке завода по производству биогаза в зоопарке Торонто с использованием биомассы — в основном фекалий — животных зоопарка вместе с пищевыми отходами из местных продуктовых магазинов.На территории зоопарка ZooShare собирается построить биореактор , который представляет собой большой закрытый резервуар, в котором зоопарк и пищевые отходы будут разрушаться микроорганизмами. В отсутствие кислорода микроорганизмы разрушают материалы. Этот тип переваривания называется анаэробным перевариванием . Продуктами анаэробного сбраживания являются биогаз (состоящий в основном из метана и углекислого газа ) и дигестата (оставшийся твердый материал, который можно использовать для удобрения).

Метан можно сжигать (сжигать в присутствии кислорода) для высвобождения энергии. Объект ZooShare будет преобразовывать тепловую энергию от сжигания метана в механическую энергию, которая может приводить в действие электрический генератор. Ожидается, что электрический генератор ZooShare с номинальной мощностью (полная мощность) будет вырабатывать 500 кВт (киловатт) электроэнергии.

Можно сказать, что проект ZooShare беспроигрышный. В зоопарке есть способ избавиться от фекалий, производимых животными (чтобы фекалии не попадали на полигон ), в продуктовых магазинах есть место для пищевых отходов (чтобы они не попадали в мусорное ведро). к свалкам), а в Онтарио есть источник выработки электроэнергии, который не происходит за счет сжигания ископаемого топлива.

Вкладчик биомассы в зоопарк Торонто (Источник: Крейг Надь из Ванкувера, Канада [CC BY-SA] через Wikimedia Commons).

Закон Авогадро: объем и количество

Цель обучения

• Государственный закон Авогадро и лежащие в его основе предположения

Ключевые моменты

• Число молекул или атомов в определенном объеме идеального газа не зависит от размера или молярной массы газа.
• Закон Авогадро математически формулируется следующим образом: [латекс] \ frac {V} {n} = k [/ latex], где V — объем газа, n — количество молей газа, а k — константа пропорциональности.
• Объемные отношения должны быть связаны с относительным количеством реагирующих молекул; эта связь имела решающее значение для установления формул простых молекул в то время, когда различие между атомами и молекулами еще не было ясно понято.

Срок

• Закон Авогадро при одинаковых условиях температуры и давления равные объемы всех газов содержат одинаковое количество частиц; также упоминается как гипотеза Авогадро или принцип Авогадро

Определение закона Авогадро

Закон Авогадро (иногда называемый гипотезой Авогадро или принципом Авогадро) — это закон о газе; в нем говорится, что при одинаковых условиях давления и температуры равные объемы всех газов содержат одинаковое количество молекул.Закон назван в честь Амедео Авогадро, который в 1811 году выдвинул гипотезу о том, что два заданных образца идеального газа — одинакового объема, при одинаковых температуре и давлении — содержат одинаковое количество молекул; таким образом, количество молекул или атомов в определенном объеме идеального газа не зависит от их размера или молярной массы газа. Например, 1,00 л газа N ₂ и 1,00 л газа Cl ₂ содержат одинаковое количество молекул при стандартной температуре и давлении (STP).

Закон Авогадро математически формулируется как:

[латекс] \ frac {V} {n} = k [/ латекс]

В — объем газа, n — количество молей газа, k — константа пропорциональности.

Например, равные объемы молекулярного водорода и азота содержат одинаковое количество молекул и наблюдают поведение идеального газа, когда они находятся при одинаковой температуре и давлении. На практике реальные газы показывают небольшие отклонения от идеального поведения и не полностью соответствуют закону; однако закон по-прежнему является полезным приближением для ученых.

Interactive: соотношение числа и объема Модель содержит молекулы газа под постоянным давлением. Барьер перемещается, когда объем газа расширяется или сжимается.Запустите модель и выберите разное количество молекул в раскрывающемся меню. Какая связь между количеством молекул и объемом газа? (Примечание: хотя атомы в этой модели находятся в плоской плоскости, объем рассчитывается с использованием 0,1 нм в качестве глубины контейнера.)

Значение закона Авогадро

Обнаружение того, что объем газа прямо пропорционален количеству содержащихся в нем частиц, имело решающее значение для установления формул для простых молекул в то время (около 1811 г.), когда различие между атомами и молекулами еще не было ясно понято.В частности, существование двухатомных молекул таких элементов, как H ₂ , O ₂ и Cl ₂ , не было признано до тех пор, пока не были интерпретированы результаты экспериментов с объемами газа.

Ранние химики рассчитали молекулярную массу кислорода, используя неверную формулу HO для воды. Это привело к тому, что молекулярная масса кислорода была ошибочно рассчитана как 8, а не 16. Однако, когда химики обнаружили, что предполагаемая реакция H + Cl [латекс] \ rightarrow [/ латекс] HCl дает вдвое больший объем HCl, они поняли, что водород и хлор были двухатомными молекулами.Химики изменили свое уравнение реакции на H ₂ + Cl ₂ [латекс] \ rightarrow [/ латекс] 2HCl.

Когда химики пересмотрели свой эксперимент с водой и свою гипотезу о том, что [латекс] HO \ rightarrow H + O [/ latex], они обнаружили, что объем потребляемого газообразного водорода вдвое больше, чем кислорода. По закону Авогадро это означало, что водород и кислород соединяются в соотношении 2: 1. Это открытие привело к правильной молекулярной формуле воды (H ₂ O) и правильной реакции [латекс] 2H_2O \ rightarrow 2H_2 + O_2 [/ latex].

Эксперимент, подтверждающий правильную формулу воды Первоначально предполагалось, что 1 атом водорода и 1 атом кислорода входят в молекулу воды. Используя закон Авогадро, этот эксперимент подтвердил, что 2 водорода и 1 кислород образуют 1 молекулу воды.
Avogadro Практические задачи и примеры, исследующие взаимосвязь между объемом и количеством газа (числом молей) в пробе газа.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета.Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Что такое закон Авогадро? Определение и пример

Закон Авогадро — это соотношение, которое гласит, что при одинаковых температуре и давлении равные объемы всех газов содержат одинаковое количество молекул. Закон был описан итальянским химиком и физиком Амедео Авогадро в 1811 году.

Уравнение закона Авогадро

Есть несколько способов записать этот газовый закон, который представляет собой математическое соотношение.Можно констатировать:

к = В / п

где k — константа пропорциональности, V — объем газа, а n — количество молей газа.

Закон Авогадро также означает, что постоянная идеального газа одинакова для всех газов, поэтому:

постоянная = p ₁ V ₁ / T ₁ n ₁ = P ₂ V ₂ / T ₂ n ₂

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂
V ₁ n ₂ = V ₂ n ₁

где p — давление газа, V — объем, T — температура, n — количество молей.

Последствия закона Авогадро

Есть несколько важных последствий того, что закон верен.

• Молярный объем всех идеальных газов при 0 ° C и давлении 1 атм составляет 22,4 литра.
• Если давление и температура газа постоянны, когда количество газа увеличивается, объем увеличивается.
• Если давление и температура газа постоянны, когда количество газа уменьшается, объем уменьшается.
• Вы доказываете закон Авогадро каждый раз, когда надуваете воздушный шар.

Пример закона Авогадро

Допустим, у вас есть 5,00 л газа, в котором содержится 0.965 моль молекул. Каким будет новый объем газа, если его количество увеличится до 1,80 моль, если давление и температура останутся постоянными?

Выберите подходящую форму закона для расчета. В этом случае хороший выбор:

V ₁ n ₂ = V ₂ n ₁

(5,00 л) (1,80 моль) = (x) (0,965 моль)

Переписывание для решения для x даст вам:

х = (5,00 л) (1,80 моль) / (0,965 моль)

х = 9.33 л

Источники

• Авогадро, Амедео (1810 г.). «Essai d’une manière de déterminer les masses родственников des molécules élémentaires des corps, et les пропорции selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons». Журнал физики . 73: 58–76.
• Клапейрон, Эмиль (1834 г.). «Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur». Политехнический журнал школы . XIV: 153–190.

Использование закона Авогадро — Химия средней школы

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает
или больше ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
в
информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на
ан
Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент
средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как
в виде
ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно
искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится
на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени;
Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \
достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем
а
ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание
к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба;
Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также
Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает
ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все
информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы
либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

.