قانون آووگادرو چیست؟ تعریف، فرمول و مثال‌های کاربردی

قانون آووگادرو بیان می‌کند که در دما و فشار یکسان، حجم‌های مساوی از هر گازی، تعداد مولکول‌های یکسانی دارند. به عبارت دیگر، حجم گاز با تعداد مول‌های آن رابطه مستقیم دارد. این قانون که توسط آمadeo Avogadro، شیمی‌دان و فیزیکدان ایتالیایی در سال 1811 مطرح شد، پایه و اساس بسیاری از محاسبات مربوط به گازها است.

نکات کلیدی

• در شرایط یکسان (دما و فشار)، حجم‌های برابر از گازهای مختلف، تعداد مولکول‌های یکسانی دارند.
• اگر مقدار گاز در دما و فشار ثابت افزایش یابد، حجم آن نیز افزایش می‌یابد.
• به عنوان مثال، اگر مقدار گاز از 0.965 مول به 1.80 مول افزایش یابد، حجم آن از 5.00 لیتر به 9.33 لیتر خواهد رسید (با فرض ثابت بودن دما و فشار).

معادله قانون آووگادرو

قانون آووگادرو را می‌توان به صورت ریاضی به شکل‌های مختلفی بیان کرد:

شکل اول:

k = V/n

در این معادله:

• k: ثابت تناسب
• V: حجم گاز
• n: تعداد مول‌های گاز

شکل دوم:

از آنجایی که ثابت گاز ایده‌آل برای همه گازها یکسان است، می‌توان نوشت:

constant = p1V1/T1n1 = p2V2/T2n2

و یا:

V1/n1 = V2/n2

V1n2 = V2n1

در این معادلات:

• p: فشار گاز
• V: حجم گاز
• T: دما
• n: تعداد مول‌ها

نتایج و پیامدهای قانون آووگادرو

قانون آووگادرو نتایج مهمی در پی دارد که درک رفتار گازها را آسان‌تر می‌کند:

• حجم مولی تمام گازهای ایده‌آل در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر برابر با 22.4 لیتر است.
• در دما و فشار ثابت، با افزایش مقدار گاز، حجم آن نیز افزایش می‌یابد.
• در دما و فشار ثابت، با کاهش مقدار گاز، حجم آن نیز کاهش می‌یابد.
• باد کردن یک بادکنک نمونه‌ای ساده از اثبات قانون آووگادرو است. با دمیدن هوا (افزایش مقدار گاز) به داخل بادکنک، حجم آن افزایش می‌یابد.

مثالی از قانون آووگادرو

فرض کنید 5.00 لیتر از یک گاز داریم که شامل 0.965 مول مولکول است. اگر مقدار گاز را به 1.80 مول افزایش دهیم، حجم جدید گاز چقدر خواهد بود؟ (با فرض ثابت ماندن دما و فشار)

برای حل این مسئله، از شکل مناسب قانون آووگادرو استفاده می‌کنیم:

V1n2 = V2n1

با جایگذاری مقادیر داده شده:

(5.00 L)(1.80 mol) = (x)(0.965 mol)

با حل معادله برای x:

x = (5.00 L)(1.80 mol) / (0.965 mol)

x = 9.33 L

بنابراین، حجم جدید گاز برابر با 9.33 لیتر خواهد بود.