Gas Laws — Exploring the Behavior of Gases

9 การทดลอง

Gas law experiments verify the mathematical relationships between pressure, volume, temperature, and amount of gas. From Boyle's law (P inversely proportional to V at constant T) to the ideal gas law (PV = nRT), these experiments connect macroscopic measurements to the kinetic molecular theory of gases, building intuition for thermodynamics and physical chemistry.

Learning Objectives

Verify Boyle's, Charles's, and Gay-Lussac's laws experimentally. Determine molar mass of a gas using the ideal gas equation. Measure gas production rates and relate them to reaction kinetics. Understand deviations from ideal behavior and the van der Waals equation.

Key Techniques

Collect gases over water using an inverted graduated cylinder (water displacement method). Use pressure sensors and syringes to verify Boyle's law. Measure gas volume at different temperatures using a gas syringe or sealed flask with a manometer. Correct for water vapor pressure when collecting gases over water.

Equipment Overview

Required: gas syringes, manometers, pneumatic trough, graduated cylinders, thermometers, pressure sensors. Digital sensors connected to data loggers allow real-time PV and VT plotting. Eudiometer tubes provide precise gas volume measurements.

กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน

การวัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของก๊าซตามอุณหภูมิ

แสดงให้เห็นกฎของชาร์ลส์โดยการวัดเส้นรอบวงของบอลลูนที่เต็มไปด้วยอากาศที่อุณหภูมิต่าง ๆ

Beginner (Middle School) · 30 min · 6 ขั้นตอน

การเก็บก๊าซไฮโดรเจน

การสร้างและเก็บไฮโดรเจนจากสังกะสีและกรด

สร้างก๊าซไฮโดรเจนจากปฏิกิริยาของสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริกและเก็บโดยการแทนที่น้ำ

Intermediate (High School) · 35 min · 7 ขั้นตอน

การตรวจสอบกฎของบอยล์

การแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ผกผันระหว่างความดันและปริมาตร

ตรวจสอบกฎของบอยล์ (P1V1 = P2V2) โดยการวัดปริมาตรของก๊าซที่ถูกกักขังที่ความดันต่าง ๆ

Intermediate (High School) · 40 min · 5 ขั้นตอน

การทดสอบ CO₂ และน้ำปูนใส

การตรวจหาคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์

สร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากปฏิกิริยาคาร์บอเนต-กรดและยืนยันตัวตนของมันโดยใช้การทดสอบน้ำปูนใส

Beginner (Middle School) · 20 min · 6 ขั้นตอน

การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)

การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ของก๊าซ HCl และ NH₃

ตรวจสอบกฎการแพร่ของเกรแฮมโดยการเปรียบเทียบอัตราที่ก๊าซ HCl และ NH₃ เดินทางผ่านหลอดแก้ว

Intermediate (High School) · 30 min · 6 ขั้นตอน

ความดันไอและจุดเดือด

การวัดว่าความดันไอเปลี่ยนแปลงอย่างไรตามอุณหภูมิ

วัดความดันไอของน้ำที่อุณหภูมิต่าง ๆ และตรวจสอบสมการคลอสิอุส-คลาเปย์รอน

Advanced (University) · 45 min · 6 ขั้นตอน

นักดำน้ำคาร์ทีเซียน

การแสดงให้เห็นการบีบอัดของก๊าซและกฎของบอยล์

สร้างนักดำน้ำคาร์ทีเซียนเพื่อแสดงให้เห็นการบีบอัดของก๊าซและความสัมพันธ์ระหว่างความดันและการลอยตัว

Beginner (Middle School) · 15 min · 6 ขั้นตอน

ปริมาตรโมลาร์ของก๊าซที่ STP

การหา 22.4 ลิตร/โมลเชิงทดลองโดยใช้บิวเทน

หาปริมาตรโมลาร์ของก๊าซบิวเทนที่ STP โดยการวัดมวลและปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากไฟแช็ก

Intermediate (High School) · 35 min · 8 ขั้นตอน

สโตอิชิโอเมทรีของก๊าซด้วยแมกนีเซียม

การคำนวณปริมาตรโมลาร์โดยการทำปฏิกิริยา Mg กับ HCl

หาปริมาตรโมลาร์ของก๊าซไฮโดรเจนที่สภาวะห้องโดยการทำปฏิกิริยาแมกนีเซียมริบบอนมวลที่ทราบกับกรดไฮโดรคลอริกส่วนเกิน

Intermediate (High School) · 40 min · 7 ขั้นตอน