واحد لیتر-اتمسفر (L·atm) چیست؟
در مسائل ترمودینامیک و شیمی فیزیک، کار انجام شده توسط یک گاز معمولاً با رابطه W = PΔV محاسبه میشود. اگر فشار (P) را بر حسب اتمسفر و تغییر حجم (ΔV) را بر حسب لیتر اندازهگیری کنیم، واحد کار به دست آمده لیتر-اتمسفر خواهد بود.
از آنجا که انرژی داخلی، آنتالپی و سایر توابع انرژی معمولاً بر حسب ژول (سیستم SI) گزارش میشوند، تبدیل L·atm به ژول یکی از رایجترین محاسبات در حل مسائل گازهای ایدهآل است.
اثبات فرمول تبدیل
برای درک ضریب تبدیل، باید واحدها را به سیستم SI ببریم:
- 1 atm = 101,325 Pa (پاسکال یا نیوتن بر متر مربع)
- 1 L = 0.001 m³ (متر مکعب)
بنابراین فرمول نهایی برای هر مقدار X برابر است با:
E(J) = E(L·atm) × 101.325
مثالهای ترمودینامیکی
انبساط گاز در سیلندر
گازی در فشار ثابت 2 atm به اندازه 3 لیتر منبسط میشود. کار انجام شده:
W = 2 × 3 = 6 L·atm
6 × 101.325 = 607.95 J
ثابت گازها (R)
ثابت R در واحد لیتر-اتمسفر برابر 0.08206 است. معادل ژول آن:
0.08206 × 101.325 ≈ 8.314 J/mol·K
آزمایشگاه شیمی
محاسبه 0.5 L·atm انرژی آزاد شده در یک واکنش:
0.5 × 101.325 = 50.66 J
اشتباهات رایج
- ✗استفاده از عدد 8.314 به عنوان ضریب: عدد 8.314 مقدار R در واحد ژول است، نه ضریب تبدیل. ضریب تبدیل نسبت دو مقدار R است (8.314/0.08206) که برابر ۱۰۱.۳۲۵ میشود.
- ✗فرض 1 atm = 100 kPa: اگر از تقریب 1 atm = 1 bar استفاده کنید، ضریب تبدیل ۱۰۰ میشود. اما برای دقت علمی باید از ۱۰۱.۳۲۵ استفاده کرد.
سوالات متداول
آیا L·atm واحد انرژی است یا فشار؟▼
لیتر-اتمسفر واحد انرژی (کار) است. حاصلضرب فشار (نیرو بر سطح) در حجم (طول به توان سه) از جنس نیرو در طول (انرژی) میشود.
دقت این تبدیل چقدر است؟▼
این تبدیل بر اساس تعریف دقیق اتمسفر استاندارد انجام میشود و تا هر تعداد رقم اعشار که نیاز باشد معتبر است.