§ 19. Молярный объём газов. Часть I. 1. Сформулируйте закон Авогадро. 2. Первое следствие закона Авогадро: 1 моль

Краткий ответ

1. Закон Авогадро. В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (одинаковые температура и давление) содержится одинаковое число молекул.

2. Первое следствие (заполнение пропусков). 1 моль любого газа (н. у.) содержит одинаковое число молекул и занимает один и тот же объём, который называют молярным объёмом \((V_{м})\): \[ V_{м} = 22{,}4\ \frac{\text{л}}{\text{моль}} \] (н. у. — 0 °C и 101,3 кПа).

3. Связь количества вещества и объёма газа. В рамке записывают формулу (в любом из трёх равносильных видов): \[ n = \frac{V}{V_{м}}, \qquad V = n \cdot V_{м}, \qquad V_{м} = \frac{V}{n} \]

Как это получается

• Почему закон верен. При одних и тех же \(T\) и \(p\) объём газа определяется только числом частиц, а не их массой или сортом газа. Отсюда: одинаковый объём \(\Rightarrow\) одинаковое число молекул.
• Откуда 22,4 л/моль. Это объём, который занимает \(6{,}02\cdot10^{23}\) молекул (1 моль) любого газа при н. у. Поэтому \(V_{м}\) — величина постоянная, и её можно подставлять в расчёты.
• Смысл формулы \(n=\frac{V}{V_{м}}\). Молярный объём — это «объём одной порции в 1 моль», значит, чтобы узнать число молей, делим весь объём на объём одного моля. Обратная операция — умножение — даёт объём: \(V = n\cdot V_{м}\).

Проверка

Возьмём \(n = 0{,}5\) моль газа: \[ V = 0{,}5\ \text{моль} \cdot 22{,}4\ \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 11{,}2\ \text{л} \] Обратно: \(11{,}2 : 22{,}4 = 0{,}5\) моль — сходится.

Важно: формула работает только для газов и при н. у.; для жидкостей и твёрдых веществ молярный объём другой.