قانون آووگادرو چیست؟
قانون آووگادرو (Avogadro's Law) که توسط آمادئو آووگادرو در سال ۱۸۱۱ پیشنهاد شد، یکی از اصول بنیادی شیمی فیزیک است. این قانون بیان میکند کهحجمهای مساوی از گازهای مختلف، در دما و فشار یکسان، دارای تعداد مولکولها (یا مولهای) برابر هستند. به عبارت سادهتر، اگر مقدار گاز داخل یک محفظه انعطافپذیر (مانند بادکنک) را افزایش دهید، حجم آن به همان نسبت افزایش مییابد، به شرطی که دما و فشار محیط تغییر نکند. این اصل پایه و اساس محاسبات استوکیومتری در واکنشهای گازی است.
فرمول محاسباتی
رابطه ریاضی قانون آووگادرو نشان میدهد که نسبت حجم به تعداد مول همواره مقداری ثابت است:
برای یافتن تعداد مول نهایی (n₂) زمانی که حجم تغییر میکند، از فرمول زیر استفاده میکنیم:
n₂ = (V₂ × n₁) / V₁- V₁: حجم اولیه گاز
- n₁: تعداد مول اولیه
- V₂: حجم ثانویه گاز
- n₂: تعداد مول نهایی
مثالهای واقعی و کاربردی
۱. باد کردن بادکنک
سادهترین مثال قانون آووگادرو، باد کردن یک بادکنک است. وقتی شما درون بادکنک میدمید، در واقع دارید مولکولهای هوا (n) را به آن اضافه میکنید. در نتیجه حجم بادکنک (V) زیاد میشود تا فشار داخل با فشار هوای بیرون برابر بماند.
۲. پیستون و سیلندر موتور
در یک موتور احتراق داخلی، وقتی سوخت تزریق میشود، تعداد مولهای گاز افزایش مییابد. اگر پیستون آزاد باشد، حجم سیلندر افزایش مییابد. این اصل در طراحی موتورها و کمپرسورها اهمیت دارد.
۳. تنفس انسان
ریههای ما مانند کیسههای هوایی عمل میکنند. وقتی دیافراگم منقبض میشود و حجم قفسه سینه افزایش مییابد، طبق قوانین گازها هوا به داخل جریان مییابد تا مولها با حجم جدید هماهنگ شوند (ترکیبی از قوانین بویل و آووگادرو در شرایط فیزیولوژیک).
اشتباهات رایج در محاسبات
- ×
عدم یکسانسازی واحد حجم: اگر V1 بر حسب لیتر است، V2 هم باید بر حسب لیتر باشد. نمیتوانید یکی را میلیلیتر و دیگری را لیتر وارد کنید.
- ×
استفاده از جرم به جای مول: در فرمول آووگادرو، n نشاندهنده تعداد «مول» است، نه گرم یا کیلوگرم. اگر جرم گاز را دارید، ابتدا باید آن را بر جرم مولی تقسیم کنید تا به مول برسید.
- ×
فرض ثابت نبودن دما و فشار: این قانون تنها زمانی صادق است که دما و فشار ثابت باشند. اگر دما تغییر کند، باید از قانون گازهای ایدهآل (PV=nRT) استفاده کنید.
سوالات متداول
هر مول گاز چه حجمی را اشغال میکند؟▼
در شرایط استاندارد دما و فشار (STP)، هر یک مول از هر گاز ایدهآل حجمی معادل ۲۲.۴ لیتر را اشغال میکند.
آیا این قانون برای مایعات هم صادق است؟▼
خیر، قانون آووگادرو به طور خاص رفتار گازها را توصیف میکند. مولکولهای مایع و جامد بسیار به هم نزدیک هستند و رفتار حجمی متفاوتی دارند.
چگونه گرم را به مول تبدیل کنیم؟▼
برای تبدیل جرم (گرم) به مول، باید مقدار گرم را بر «جرم مولی» ماده (که از جدول تناوبی به دست میآید) تقسیم کنید. فرمول: n = m / M.