AIChapter 14 Gas Laws.notebook

March 22, 2012

Chemistry AI Chapter 14

A. Gas Pressure (14.1)

Behavior of Gases

1. Amount of gas As you increase the number of gas  particles inside a raft, the pressure  increases because the particles  strike the inside walls of the  container more often. If you double the number of  particles, the pressure doubles. See  page 415; Fig. 14.4 The mass also increases. This is a direct relationship.

Aug 14­10:48 AM

B. Gas Laws (14.2)

1. Boyle’s Law In 1662 Robert Boyle proposed a law  stating that for a given mass of gas at  a constant temperature, the volume of  the gas varies inversely with pressure.  (ex. if the temperature remains the  same, as the volume of a gas doubles,  the pressure decreases by one­half) See page 416; Fig. 14.6 This is an inverse relationship.

Aug 14­10:48 AM

1

AIChapter 14 Gas Laws.notebook

March 22, 2012

a. Graph

See page 418; Fig.14.8

b. Equation

P1V1 = P2V2

Problems page 419; 7, 8 page 419

Aug 14­10:48 AM

2. Charles’s Law page 421

In 1787 Jacques Charles  proposed a law stating that for a  given mass of gas at a constant  pressure, the volume of the gas is  directly proportional with its  Kelvin temperature. 

(ex. if the pressure remains the  same, as the volume of a gas  doubles, the temperature also  doubles) See page 420; Fig. 14.9 

This is a direct relationship.

Aug 14­10:48 AM

2

AIChapter 14 Gas Laws.notebook

March 22, 2012

a. Graph

See page 420; Fig.14.10

b. Equation

V1 = V2 T1 T2

Problems page 421; 9, 10

3. Gay­Lussac’s Law In 1802 Joseph Gay­Lussac proposed  a law stating that for a given mass of  gas at a constant volume, the  pressure of the gas is directly  page 422 proportional to its Kelvin  temperature. 

Aug 14­10:48 AM

(ex. if the volume remains the same,  as the pressure of a gas doubles, the  temperature also doubles) See page 422; Fig. 14.11

This is a direct relationship.

a. Graph

Draw it

b. Equation

P1 = P2 T1 T2

Problems page 423; 11, 12

Aug 14­10:48 AM

3

AIChapter 14 Gas Laws.notebook

4. Combined Gas Law

March 22, 2012

A gas law that combines Boyle’s,  Charles’s, and Gay­Lussac’s  laws.

The law provides a means to do  calculations for situations in  which only the amount of gas is  constant. 

a. Equation

P1V1 = P2V2   T1       T2

Problems page 424; 13, 14

Aug 14­10:48 AM

5. Ideal Gas Law

The combined gas law assumes a  constant amount of gas. (Constant moles) The ideal gas law is used to calculate the  number of moles of a gas in a fixed  volume at a known temperature and  pressure.

The volume of a gas at a fixed  temperature and pressure is directly  proportional to the number of gas  particles. The number of gas particles is related to  moles. So moles can be substituted for  number of gas particles.

Aug 14­10:48 AM

4

AIChapter 14 Gas Laws.notebook

a. Equation

March 22, 2012

P1V1 = P2V2  T1n1   T2 n2

Where n= #moles

If we substitute the conditions for STP for  one side then:

(101.3kPa)(22.4L) = P2V2 (273K)(1 mole)         T2 n2

8.31(kPa)(L) = P2V2 (K)(mole)         T2 n2 b. Ideal gas  R=8.31(kPa * L) constant (R) (K*mole)

Aug 14­10:48 AM

Substitution of R into the ideal  gas law equation gives:

PV=nRT   R=8.31(kPa * L)     (K*mole)

(Note: when solving these  problems all units must match R)

Problems page 427; 23, 24

All of the above equations  assume that gases are ideal at all  pressures and temperatures.

Aug 14­10:48 AM

5

AIChapter 14 Gas Laws.notebook

March 22, 2012

This means that the gas particles  follow the assumptions of the  kinetic theory and have no  volume and no attractive forces. 6. Real vs. Ideal gases

Ideal gases do not exist.  However, at many conditions of  pressure and temperature, real  gases behave like ideal gases.

Real gases differ most from ideal  gases at low temperatures and  high pressures.

Aug 14­10:48 AM

At low temperatures and high pressures  real gases do have attractive forces  causing them to condense and sometimes  solidify. So their actual volume is less than  expected for an ideal gas.

At high pressures real gas particles do  have volume so their total volume is  greater than an ideal gas.

See page 429; Fig. 14.15

Aug 14­10:48 AM

6

AIChapter 14 Gas Laws.notebook

March 22, 2012

At constant volume and temperature,  the total pressure exerted by a  mixture of gases is equal to the sum  of the partial pressures of each  individual gas.

7. Dalton’s Law of  Ptotal = P1 + P2 + P3 + ….. partial pressures page 432

See page 432; Table 14.1

The proportionate pressure (% contribution) exerted by each gas  does not change with a change in  temperature, pressure or volume.

Aug 14­10:48 AM

Ex. oxygen    Partial P      Total P      %P Sea Level   21.22kPa   101.3kPa     21 Mt. Everest   7.1 kPa     34.0kPa       21

Oxygen still make up 21% of the  pressure even though its partial;  pressure has been reduced.

Page 434; Prob. 31, 32

Aug 14­10:48 AM

7

Attachments

14.Dalton problems 14.6.pdf 14.aerosol can.pdf 14.Bolye problems14.1.pdf 14.boyle's law 14.6.pdf 14.figure14.4 number of particles.pdf 14.Graph Boyle 14.8.pdf 14.Charles figure14.9.pdf 14.Charles graph14.10.pdf 14.Charles problems 14.2.pdf 14.Lussac 14.7.pdf 14.Lussac problems 14.3.pdf 14.Combined gas problems 14.4.pdf 14.Ideal gas problems 14.5.pdf 14.Real vs ideal 14.15.pdf 14.composition of air table 14.1.pdf 14.Dalton partial pressure 14.16.pdf