จากการทดลองและข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์หลายๆ คนที่ศึกษาเรื่องแก๊สเราจะเห็นว่า สมบัติของแก๊สมีความสัมพันธ์กันด้วยตัวแปรคล้ายๆ กัน คือ ทุกคนต่างก็ดูที่ปริมาตรของแก๊สที่เปลี่ยนไป ด้วยการกำหนดตัวแปรต้นแตกต่างกันออกไป

        บอยล์ เมื่อเปลี่ยนความดันของแก๊ส ปริมาตรจะเป็นอย่างไร

        ชาร์ล เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิของแก๊ส ปริมาตรจะเป็นอย่างไร

        อาโวกาโดร เมื่อเปลี่ยนจำนวนโมลหรือจำนวนโมเลกุลของแก๊ส ปริมาตรจะเป็นอย่างไร

        และทุกคนก็ได้ข้อสรุปดังที่ได้นำเสนอกฏของทุกคนมาแล้ว ถ้าเรารวบรวมกฎที่เกี่ยวกับแก๊สที่กล่าวมาแล้วทั้งหมด เราจะได้ความสัมพันธ์ดังนี้

จาก

กฏของบอยล์
กฎของชาร์ล
กฏของอาโวกาโดร

        

        เราสามารถรวมกฎทั้งสามนี้เข้าเป็นสมการรวมเพียงสมการเดียวได้ดังนี้

เมื่อ

P = ความดัน
V = ปริมาตร
n = จำนวนโมล
T = อุณหภูมิ(เคลวิน,K)

สมการนี้เรียกว่า สมการแก๊สในอุดมคติ

        R     =      ค่าคงที่ของแก๊ส  (gas constant)

        จากตัวแปรทั้ง 4 ตัว คือ ความดัน(P), ปริมาตร(V), จำนวนโมล(n) และอุณหภูมิ(T) เราสามารถหาค่า R ได้จากการแทนค่าตัวแปรทั้งสี่ในสมการแก๊สอุดมคติ

        แก๊สอุดมคติ 1 โมล ที่สภาวะมาตรฐาน ความดันเท่ากับ 1 บรรยากาศ อุณหภูมิ 273 K มีปริมาตร 22.4 ลิตร เราจะสามารถคำนวณหาค่าคงที่ของแก๊สได้ดังนี้

จาก    

นอกจากนี้ค่าคงที่ R ยังมีได้อีกในหลายหน่วย ดังนี้

        แก๊สใดๆ ก็ตามที่มีพฤติกรรมเป็นไปตามกฏนี้ จะเรียกแก๊สนั้นว่าแก๊สที่มีพฤติกรรมในอุดมคติ หรือแก๊สอุดมคติ หรือแก๊สสมบูรณ์แบบ (ideal gas)

ตัวอย่างการใช้กฎของแก๊สอุดมคติ ในการคำนวณ

ตัวอย่าง 1   น้ำจำนวน 1 กรัม ระเหยกลายเป็นไอในภาชนะขนาด 10 ลิตร ความดันของน้ำจะเป็นเท่าใดเมื่อการระเหยเป็นไอสมบูรณ์ที่อุณหภูมิ  200 องศาเซลเซียส

วิธีคำนวณ

จาก    

เราต้องการหาความดันของไอน้ำ

จำนวนโมล (n) ของน้ำ

และอุณหภูมิสัมบูรณ์ เท่ากับ

แทนค่า V = 10 L , T = 473 K และ  n = 0.056 mol

ความดันจะเท่ากับ

ตัวอย่าง 2    บอลลูนลูกหนึ่งบรรจุแก๊สฮีเลียม (He) หนัก 30 กิโลกรัม บอลลูนลูกนี้จะมีปริมาตรเท่าใด ถ้าความดันของแก๊สฮีเลียมเป็น 1.15 atm ณ อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส

วิธีทำ

                  จาก         

                  เราอยากทราบปริมาตรของบอลลูน

                  ก่อนอื่นต้องคำนวณหา จำนวนโมลของแก๊สฮีเลียม หนัก 30 กิโลกรัม ก่อน

                  เราทราบมาแล้วว่า    ฮีเลียมจำนวน 1 โมล มีน้ำหนัก 4 กรัม หรือ      0.0040 kg

อุณหภูมิต้องเปลี่ยนเป็นหน่วยเคลวินก่อน

ดังนั้น ปริมาตรสามารถคำนวณได้ดังนี้

 

 

เซ็นสมุดเยี่ยม

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล