Prawo Avogadro

                         Portret Amadeo Avogadro, wykonany przez AI na podstawie rycin z epoki

Prawo Avogadro

Jednakowe objętości różnych gazów znajdujących się pod tym samym ciśnieniem w tej samej temperaturze zawierają jednakową liczbę cząsteczek.
 

rys. 1  Dwa mole gazu mają dwa razy większą objętość niż jeden mol

Liczba Avogadro 

Każdy mol zawiera taką samą liczbę cząsteczek, a mianowicie 6,02×10²³ cząsteczek. Liczba ta nazywa się liczbą Avogadra. Inną zaletą mola jest to, że w warunkach normalnych (to znaczy przy temperaturze 0^oC i ciśnieniu 1013 hPa) jeden mol każdego gazu zajmuje objętość 22,4 litra (1l = 10^-3 m³).

Rys. 2 Powietrze jest mieszaniną gazów w tym pary wodnej - wody w postaci gazowej

Zatem jednakowa liczba moli różnych gazów w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury powinna zajmować jednakową objętość.
Objętość jednego mola gazu doskonałego tzw. objętość molowa, w warunkach normalnych (0^o C i ciśnienie atm. = 1013hPa)  wynosi:  V = 22,415 dm³ (czyli 22,4 litry)

Liczba cząstek N (cząsteczek, atomów, itp.) zawartych w 1 molu wyznaczona różnymi metodami nosi nazwę liczby Avogadra i wynosi: N = 6,023⋅10²³

Prawo Avogadra spełniają ściśle tylko gazy doskonałe. Znajomość prawa Avogadra pozwala objętość gazu zastąpić ilością moli i odwrotnie.

Rys. 3  Woda w powietrzu może występować w trzech stanach skupienia: pary wodnej, kropelek wody i drobnych kryształków lodu

Dlaczego powietrze wilgotne jest lżejsze niż powietrze suche?

Pary wodnej w chmurze jest tyle samo co dookoła niej, tylko, że w chmurze jest w większym skupieniu co powoduje, że na jej mikro-kropelkach rozprasza się na nich światło i dlatego widzimy chmurę.
Masa 1 m³ powietrza to 1,28 kg, a przeciętna masa cząsteczek wody w 1m³ powietrza to jedynie ok. 0,5g.

Molekuły wody -  H₂O mają bowiem mniejszą masę cząsteczkową (18 = 2x wodór o masie = 1 + atom tlenu o masie = 16) niż cząsteczki tlenu O₂ (32 = 2x16) czy azotu N₂ (28 = 2x14).

Jeśli, zgodnie z prawem Avogadro, w danej objętości powietrza jest zawsze tyle samo molekuł to oznacza, że jeśli molekuły (cząsteczki) wody są lżejsze (bo mają mniejszą masę cząsteczkową) niż molekuły tlenu i molekuły azotu (oba gazy występują w postaci dwuatomowych molekuł) to w danej objętości powietrza, w której jest więcej molekuł wody jest lżejsza niż gdy w tej samej objętości stężenie pary wodnej, czyli ilość molekuł, jest mniejsze.

Dodatkowo wraz z wysokością zmniejsza się gęstość powietrza (czyli liczba molekuł w określonej objętości), co oznacza, że dana objętość powietrza np. kilometr sześcienny jest tym lżejszy im wyżej się znajduje.           

Podsumowanie

Prawo Avogadro wydaje się trochę nieituicyjne. Podobnie intuicja podpowiada nam błędnie, że powietrze z parą wodną powinno być cięższe - ale tak NIE jest. 

Zadanie:

Napisz co Tobie podpowiadała intuicja?

Rozumiesz znaczenie prawa Avogadro i to co z niego wynika? 

tel.: 505 377 726     e-mail: kontakt@terazrozumiem.pl

NOTA PRAWNA: Zgodnie z art. 25 ust. 1 pkt 1 b) Ustawy o prawach autorskich i prawach pokrewnych (z 4 lutego 1994 r, z późn. zmianami) zastrzegam, że wszystkie materiały zamieszczone na terazrozumiem.pl są objęte prawami autorskimi, a ich dalsze rozpowszechnianie bez mojej zgody jest zabronione