Robert Boyle Irish Chemist work done with a Jtube...Gas with a volume of zero Temperature would be 0...

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Gas laws.notebook 1 October 15, 2018 Oct 1311:19 AM BOYLE’S LAW Pressure and volume of a gas are inversely proportional to each other, all other factors being constant (such as temperature and amount). Robert Boyle Irish Chemist work done with a Jtube

Transcript of Robert Boyle Irish Chemist work done with a Jtube...Gas with a volume of zero Temperature would be 0...

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October 15, 2018

Oct 13­11:19 AM

BOYLE’S LAW

Pressure and volume of a gas are inversely proportional to each other, all other factors being constant (such as temperature and amount).

Robert Boyle ­ Irish Chemist                       ­ work done with a J­tube

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October 15, 2018

Oct 13­1:54 PM

Consider cylinder with piston

­ gas molecules inside cylinder hit piston and cylinder walls creating pressure

­ initially pressure inside cylinder    is atmospheric pressure, Pa

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October 15, 2018

Oct 13­1:56 PM

Now apply additional external pressure, Pex.  ­  I.e., push down on piston.

­ note volume is smaller

­ pressure inside is greater­ gas molecules hit walls more often

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October 15, 2018

Oct 13­1:58 PM

Now pull out piston, to create lower pressure inside.  

­ total pressue (pressure inside) is less  than atmospheric pressure

­ volume of gas is larger

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October 15, 2018

Oct 13­2:00 PM

Restating Boyle’s Law

     ­ as pressure increases, volume decreases

     ­ as pressure decreases, volume increases

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October 15, 2018

Oct 13­2:01 PM

Example:   A gas sample originally has a pressure of 900 Torr and a volume of 125 mL.  If the temperature is constant, what is the pressure of the gas when it occupies 500 mL?

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October 15, 2018

Oct 13­2:03 PM

Jacque Charles ­ French physicist

   ­ Made 1st solo balloon flight using a H2 filled balloon

His work lead to the relationship between Kelvin and Celsius scales:

K = °C  +  273.15

Gas with a volume of zero ­ Temperature would be 0 K.

0 K is called Absolute Zero.

0.000001 K is the lowest temperature reached.

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October 15, 2018

Oct 13­2:13 PM

CHARLES’ LAW

Volume and temperature are proportional to each other, all other factors being constant.

As temperature decreases, volume decreasesAs temperature increases, volume increases

**Must use temperature on Kelvin scale.**

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October 15, 2018

Oct 13­2:17 PM

Consider a foil helium balloon

­ pressure inside is approximately atmospheric pressure

taking balloon from room temperature to cold outside "deflates" balloon

­ temperature of gas decreases, therefore volume decreases

­ taking balloon back inside increases temperature, therefore       volume increases

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October 15, 2018

Oct 13­2:25 PM

Example:     If the pressure and amount remain the constant, what is the new temperature of a gas initially at 3.6 L and 25 °C, when the volume is changed to 4.8 L?

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October 15, 2018

Oct 13­3:20 PM

RECALL ­ Avogadro, Italian Chemist

POSTULATED:  “Equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain the same number of particles”

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October 15, 2018

Oct 13­3:25 PM

AVOGADRO’S LAW

As the amount (in moles) increases, volume increases.As the amount (in moles) decreases, volume decreases.

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October 15, 2018

Oct 13­3:27 PM

Consider cylinder with piston and air pump

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October 15, 2018

Oct 13­3:54 PM

Pumping air into cylinder increases volume.

Pumping air out of cylinder decreases volume.

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October 15, 2018

Oct 13­4:03 PM

EXAMPLE:  A 5.20 L sample at 18.0°C and 2.00 atm pressure contains 0.436 moles of a gas.  If we add an additional 1.27 moles of the gas at the same temperature and pressure, what will the total volume occupied by the gas be?

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October 15, 2018

Oct 13­4:07 PM

IDEAL GAS EQUATIONThree quantities have been found to be proportional to the volume.

Boyle’s Law

Charles’ Law

Avogadro’s Law

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October 15, 2018

Oct 13­4:13 PM

All three of these proportionalities can be combined into one proportionality.

Including a proportionality constant, the proportionality becomes an equation.

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October 15, 2018

Oct 13­4:15 PM

Rearranging equation into its most common form yields the Ideal Gas Equation.

P = Pressure in atmV = Volume in Ln = # of molesT = Temperature in KR = Ideal Gas Constant

R = 0.08206 L ꞏ atm/molꞏ K

PV = nRT

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October 15, 2018

Oct 13­4:27 PM

Note ideal gas equation has 4 variables.

If we know 3 of the variables, we can solve for the fourth variable.

Example:  How many moles of gas are in a 2.0 L helium balloon at 25 °C and at atmospheric pressure?

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October 15, 2018

Oct 13­4:29 PM

Example:  What is the volume of one mole of gas at standard temperature and pressure (STP)?

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October 15, 2018

Oct 13­4:33 PM

Ideal gas equation can be used to find ratios between two sets of conditions.­ Use ideal gas equation to spot proportionality relationships. 

­ Variables on opposite sides of equation are directly proportional.

­ Variables on same side of equation are inversely proportional.

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October 15, 2018

Oct 13­4:34 PM

Example:  A constant amount of gas starts at 384 K, 63.2 L and 1.26 atm.  What is the new pressure when the volume becomes 43.4 L and the temperature becomes 298 K?