Avogadron laki

Kaikki esitetyt tilanmuutokset ovat tapahtuneet suljetussa systeemissä. Suljetussa systeemissä kaasun määrä ei muutu. Tutkitaan, miten kaasun määrän muutos vaikuttaa kaasun tilaan.

Tarkastellaan kaasua säiliössä, joka laajenee tai supistuu tilanmuutoksen tapahtuessa. Tällainen säiliö pitää paineen vakiona ja samansuuruisena kuin ulkopuolisen ympäristön kaasun paine. Lisätään säiliöön kaasuhiukkasia siten, että lämpötila säiliössä ei muutu. Tutkitaan säiliön tilavuuden muutosta.


Animaatio on muokattu lähteestä The Concord Consortium (http://concord.org).

Avaa sovelluksena (engl.)

Jos kaasuhiukkasten määrää lisätään, hiukkaset törmäilevät useammin kaasuastian seinämiin ja säiliön paine pyrkii kasvamaan. Tällöin säiliö kuitenkin laajenee, jotta paine pysyisi vakiona. Vastaavasti kaasuhiukkasten lukumäärän väheneminen pienentää säiliön tilavuutta. Koska tilavuudessa tapahtuu muutos, eivätkä lämpötila ja paine muutu, vaikuttaa hiukkasten lukumäärä kaasun tilaan.

Kaasun rakenneosien koko on erittäin pieni verrattuna kaasuhiukkasten välisiin etäisyyksiin, joten kaasutyypin vaikutus tilavuuteen on mitätön. Amedeo Avogadro (1776–1856) havaitsi, että vakiopaineessa ja vakiolämpötilassa kaasun tilavuus on suoraan verrannollinen kaasun rakenneosasten lukumäärään eli ainemäärään.

Avogadron laki

Samassa lämpötilassa [[$(T)$]] ja paineessa [[$(p)$]] kaikki kaasut sisältävät yhtä suurissa tilavuuksissa [[$(V)$]] saman ainemäärän [[$(n)$]] eli yhtä monta kaasumolekyylia.

[[$ \dfrac{V}{n}=\text{vakio} $]]

Ainemäärän [[$n$]] yksikkö on mooli. Yhdessä moolissa kaasua on Avogadron vakion verran [[$6{,}022\cdot 10^{23}$]] rakenneosia.

Kaasun massa [[$(m)$]] riippuu kaasutyypistä. Jokaisella aineella on ominainen arvo, joka kertoo aineen massan grammoissa yhtä moolia kohden. Suure on moolimassa [[$M$]]. Ainemäärä voidaan laskea aineen massan ja moolimassan avulla: [[$ n=\dfrac{m}{M} $]]​. Toisaalta koska massa on aineen tilavuuden ja tiheyden tulo, niin edellinen riippuvuus voidaan kirjoittaa muotoon [[$ n=\dfrac{\rho V}{M} $]].