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Combined Gas Law Calculator

Volume — Legge Combinata dei Gas

Questo calcolatore di volume trova il volume finale (V2) di un gas dopo la variazione di pressione e temperatura. Inserisci la pressione iniziale, il volume iniziale, la temperatura iniziale, la pressione finale e la temperatura finale e lo strumento risolverà V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1) con passaggi completi. Risolve anche il volume iniziale (V1) se si conosce lo stato finale. Supporta L, mL, m³, cm³ e altre unità di volume, accetta atm, kPa, mmHg, torr, bar e psi per la pressione, converte automaticamente Celsius e Fahrenheit in Kelvin e mostra l'equazione sostituita in modo da poter controllare il tuo lavoro.

Combined Gas Law Volume Calculator

Calculate Unknown Initial (V₁) or Final (V₂) Gas Volume: (P₁ · V₁) / T₁ = (P₂ · V₂) / T₂

Initial State (State 1) P₁ · V₁ / T₁
Final State (State 2) P₂ · V₂ / T₂
(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂
Live Result
V₂ Solved
Calculated Output
V₂ = 6.0234 L

Step-by-Step Mathematical Derivation:

1. Formula: V₂ = (P₁ × V₁ × T₂) / (P₂ × T₁)

2. Absolute Temperature Conversion:

• T₁ = 20 °C + 273.15 = 293.15 K

• T₂ = 80 °C + 273.15 = 353.15 K

3. Substitution: (2.0 atm × 10.0 L × 353.15 K) / (4.0 atm × 293.15 K)

4. Final Calculated Volume: V₂ = 6.0234 L

Questo calcolatore di volume trova il volume finale (V2) di un gas dopo la variazione di pressione e temperatura. Inserisci la pressione iniziale, il volume iniziale, la temperatura iniziale, la pressione finale e la temperatura finale e lo strumento risolverà V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1) con passaggi completi. Risolve anche il volume iniziale (V1) se si conosce lo stato finale. Supporta L, mL, m³, cm³ e altre unità di volume, accetta atm, kPa, mmHg, torr, bar e psi per la pressione, converte automaticamente Celsius e Fahrenheit in Kelvin e mostra l'equazione sostituita in modo da poter controllare il tuo lavoro.

Riferimento rapido

Articolo Valore
Formula per il volume finale V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)
Basato su Legge combinata dei gas, P1V1/T1 = P2V2/T2
Risolve per V2 (volume finale) o V1 (volume iniziale)
Richiesta scala di temperatura Kelvin (K = °C + 273,15)
Quantità di gas Deve rimanere costante
Tipo di pressione Pressione assoluta, non pressione relativa

Qual è il volume nella legge del gas combinato?

Il volume di un gas è lo spazio che occupa. A differenza di un solido o di un liquido, un gas si espande per riempire il suo contenitore, quindi il suo volume dipende dalle dimensioni del contenitore, dalla pressione ad esso applicata e dalla sua temperatura. L'unità SI di volume è il metro cubo (m³), ma in chimica di solito si utilizzano litri (L) e millilitri (mL). Un litro equivale a un decimetro cubo (dm³) e un millilitro equivale a un centimetro cubo (cm³).

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

La legge combinata dei gas collega il volume alla pressione e alla temperatura per una quantità fissa di gas: P1V1/T1 = P2V2/T2 Secondo la teoria cinetica molecolare, le particelle di gas si muovono liberamente e si scontrano con le pareti del loro contenitore. Quando la pressione aumenta, il gas viene compresso in un volume più piccolo. Quando la temperatura aumenta, le particelle si muovono più velocemente e si spingono verso l'esterno, quindi il gas si espande se il contenitore è flessibile. La legge combinata dei gas cattura entrambi gli effetti contemporaneamente. Unisce la legge di Boyle, la legge di Charles e la legge di Gay-Lussac e segue dalla legge dei gas ideali.

Cosa trova questo calcolatore di volume

Utilizza questo strumento quando un gas cambia pressione e temperatura e hai bisogno del suo nuovo volume. Casi tipici includono un pallone meteorologico che si solleva nell'atmosfera, un campione di gas raccolto in un laboratorio a condizioni ambientali e convertito in condizioni standard o aria in una bombola compressa e riscaldata.

Formula della legge combinata dei gas per il volume

Iniziamo con la legge dei gas combinata:

P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Moltiplica entrambi i lati per T2 e dividi per P2 per isolare il volume finale:

V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)

Per trovare invece il volume iniziale:

V1 = (P2 × V2 × T1) / (P1 × T2)

Tabella delle variabili

Variabile Significato Unità comuni
P1 Pressione iniziale atm, kPa, mmHg, torr, bar, psi
V1 Volume iniziale L, ml, m³
T1 Temperatura assoluta iniziale K
P2 Pressione finale Stessa unità di P1
V2 Volume finale (sconosciuto) Stessa unità di V1
T2 Temperatura assoluta finale K

Come utilizzare questo calcolatore del volume

1

Scegli l'ignoto

Selezionare il volume finale (V2) o il volume iniziale (V1).

2

Inserisci il volume che conosci

Digita V1 (o V2) e scegli la sua unità, come L, mL o m³.

3

Immettere entrambe le pressioni

Compila P1 e P2 e scegli atm, kPa, mmHg o un'altra unità. Utilizzare la stessa unità per entrambi.

4

Inserisci entrambe le temperature

Compila T1 e T2 in K, °C o °F. Lo strumento li converte in Kelvin.

5

Fare clic su Calcola

La calcolatrice applica la formula riorganizzata e restituisce il volume mancante.

6

Leggi i passaggi

Controlla l'equazione sostituita per vedere come è stata trovata la risposta.

7

Esegui un controllo sensoriale

Confronta la direzione del cambiamento con la tabella nella sezione "In che modo la pressione e la temperatura influiscono sul volume".

Nota: se cambiano solo la pressione e il volume mentre la temperatura rimane costante, è sufficiente il più semplice Boyle's Law Calculator. Se cambiano solo il volume e la temperatura mentre la pressione rimane costante, utilizzare Charles's Law Calculator.

Cosa può calcolare questa calcolatrice?

Volume finale (V2)

Il volume di un gas dopo che la pressione e la temperatura cambiano insieme.

Volume iniziale (V1)

Il volume iniziale quando conosci lo stato finale.

Per risolvere un'incognita diversa, utilizzare le pagine dedicate: Pressure Calculator per la pressione finale, Temperature Calculator per le conversioni di temperatura o Combined Gas Law Calculator per tutte e tre le incognite in un unico strumento.

Formule riorganizzate nel volume

Tutte le forme derivano dalla moltiplicazione incrociata P1V1/T1 = P2V2/T2 per ottenere P1 × V1 × T2 = P2 × V2 × T1.

Risolvi per Formula
Volume finale V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)
Volume iniziale V1 = (P2 × V2 × T1) / (P1 × T2)

Leggi la formula V2 come un insieme di rapporti:

V2 = V1 × (P1 / P2) × (T2 / T1)

Il rapporto di pressione P1/P2 mostra l'effetto della legge di Boyle, mentre il rapporto di temperatura T2/T1 mostra l'effetto della legge di Charles. Moltiplicare il volume iniziale per entrambi i rapporti per ottenere il nuovo volume. Questo modulo è veloce per le stime mentali.

Esempi di calcolo del volume

Esempio 1

Espansione e raffreddamento

Problem: Un gas ha un volume di 2,0 L a 1,00 atm e 300 K. La pressione scende a 0,50 atm e la temperatura scende a 270 K. Trova il volume finale.

Passaggio 1: scrivere la formula. V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)
Passaggio 2: sostituzione. V2 = (1.00 × 2.0 × 270) / (0.50 × 300) = 540 / 150
Answer: V2 = 3,6 litri

Usando la forma del rapporto: 2,0 × (1,00 / 0,50) × (270 / 300) = 2,0 × 2 × 0,9 = 3,6 L. Dimezzare la pressione raddoppia il volume e il piccolo calo di temperatura lo riduce leggermente.

Esempio 2

Pallone meteorologico

Problem: Un pallone meteorologico contiene 1000 L di elio a 101,3 kPa e 25 °C a livello del suolo. In quota, la pressione è 25,0 kPa e la temperatura è −50 °C. Trova il volume del palloncino in quota.

Passaggio 1: convertire le temperature in Kelvin. T1 = 25 + 273.15 = 298.15 K T2 = −50 + 273.15 = 223.15 K
Passaggio 2: sostituzione. V2 = (101.3 × 1000 × 223.15) / (25.0 × 298.15) = 22,605,095 / 7453.75
Answer: V2 ≈ 3033 L (circa 3,03 m³)

Il pallone triplica di volume perché la pressione scende a circa un quarto del suo valore a terra, mentre l'aria fredda compensa solo in parte l'espansione. Questo è il motivo per cui i palloni meteorologici vengono lanciati solo parzialmente gonfiati.

Esempio 3

Correzione del volume del gas di laboratorio su STP

Problem: Un campione di gas raccolto in laboratorio occupa 250 ml a 740 mmHg e 22 °C. Quale volume occuperebbe a 760 mmHg e 0 °C?

Passaggio 1: convertire le temperature in Kelvin. T1 = 22 + 273.15 = 295.15 K T2 = 0 + 273.15 = 273.15 K
Passaggio 2: sostituzione. V2 = (740 × 250 × 273.15) / (760 × 295.15) = 50,532,750 / 224,314
Answer: V2 ≈ 225,3 ml

Le unità mL e mmHg continuano perché entrambi gli stati utilizzano le stesse unità. Solo la temperatura richiedeva la conversione. Questo tipo di correzione è comune negli esperimenti di raccolta del gas.

Esempio 4

Unità miste (atm, kPa, °F)

Problem: Un campione di gas da 3,0 L si trova a 2,0 atm e 68 °F. La pressione cambia a 150 kPa e la temperatura sale a 104 °F. Trova il volume finale.

Passaggio 1: abbinare le unità di pressione. 2,0 atm × 101,325 kPa/atm = 202,65 kPa.
Passaggio 2: convertire le temperature in Kelvin. T1 = (68 − 32) × 5/9 + 273.15 = 293.15 K T2 = (104 − 32) × 5/9 + 273.15 = 313.15 K
Passaggio 3: sostituzione. V2 = (202.65 × 3.0 × 313.15) / (150 × 293.15) = 190,379 / 43,972.5
Answer: V2 ≈ 4,33 litri
Esempio 5

Risolvi per il volume iniziale (V1)

Problem: Un gas termina a 5,0 L, 2,0 atm e 400 K. Ha iniziato a 1,0 atm e 300 K. Qual era il volume iniziale?

Passaggio 1: scrivere la formula. V1 = (P2 × V2 × T1) / (P1 × T2)
Passaggio 2: sostituzione. V1 = (2.0 × 5.0 × 300) / (1.0 × 400) = 3000 / 400
Answer: V1 = 7,5 litri

Unità di volume e conversioni

La legge dei gas combinati è un rapporto, quindi qualsiasi unità di volume funziona purché V1 e V2 utilizzino la stessa. Converti prima se un problema mescola le unità.

Unità Equivalente
1 L 1000 mL
1 L 1 dm³
1 mL 1 cm³
1 m³ 1000 L
1 m³ 1.000.000 cm³
1 gallone americano 3.78541 L
1 piede³ 28.3168 L
⚖️
Pressure Units

Pressione: utilizzare la stessa unità per P1 e P2. 1 atm = 101.325 kPa = 760 mmHg = 760 torr = 1.01325 bar = 14.696 psi. Utilizzare la pressione assoluta e non quella relativa. La pressione assoluta è uguale alla pressione relativa più la pressione atmosferica.

🌡️
Temperature Scale

Temperatura: sempre Kelvin. Convertire con K = °C + 273,15 o K = (°F − 32) × 5/9 + 273,15. Per conversioni rapide, utilizzare Temperature Calculator.

Riferimento al volume molare

Il volume di una mole di gas ideale dipende dalla temperatura e dalla pressione. Utilizzare questi valori come controllo.

Condizione Temperatura Pressione Volume molare
STP precedente (molti libri di testo) 273.15 K 1 atm (101.325 kPa) 22.414 L/mol
IUPAC STP 273.15 K 100 kPa 22.711 L/mol
Condizioni della stanza (riferimento comune) 298.15 K 1 atm 24.465 L/mol

Se conosci le moli di gas, usa Ideal Gas Law Calculator per trovare direttamente il volume.

Come la pressione e la temperatura influiscono sul volume

Utilizzare questa tabella per un rapido controllo del senso di qualsiasi risultato.

Cambiare Effetto sul volume Motivo
La pressione aumenta, la temperatura è costante Il volume diminuisce Il gas è compresso (legge di Boyle)
La pressione diminuisce, la temperatura è costante Il volume aumenta Il gas si espande alla pressione più bassa
La temperatura aumenta, la pressione è costante Il volume aumenta Le particelle più veloci si spingono verso l'esterno (legge di Charles)
La temperatura diminuisce, la pressione è costante Il volume diminuisce Le particelle più lente spingono meno
La pressione diminuisce e la temperatura aumenta Il volume aumenta fortemente Entrambi gli effetti aumentano il volume
La pressione aumenta e la temperatura diminuisce Il volume diminuisce fortemente Entrambi gli effetti abbassano il volume
La pressione aumenta e la temperatura aumenta Dipende dai rapporti Confronta T2/T1 con P2/P1
💡 Quando pressione e temperatura spingono in direzioni opposte, confronta i due rapporti. Se T2/T1 è maggiore di P2/P1, il volume aumenta. Se è più piccolo, il volume diminuisce.

Esempi reali di variazioni del volume del gas

Palloncini meteorologici

La pressione esterna diminuisce con l'altitudine, quindi il pallone si espande anche quando l'aria si raffredda.

Immersioni subacquee

L'aria nei polmoni e nei dispositivi di galleggiamento si restringe mentre il subacqueo scende e si espande mentre il subacqueo risale.

Siringhe e pompe

Tirando o spingendo lo stantuffo si modifica il volume e la pressione dell'aria intrappolata.

Mongolfiere

Il riscaldamento dell'aria all'interno ne aumenta il volume, riducendone la densità e creando portanza.

Motori a combustione interna

Il gas nella bombola viene compresso e quindi si espande mentre brucia e si riscalda.

Airbag per auto

Una reazione chimica produce gas che riempie il sacchetto in millisecondi e il gas si raffredda mentre si espande.

Cottura

Le bolle di gas nell'impasto si espandono nel forno mentre si riscaldano.

Raccolta gas di laboratorio

I chimici correggono i volumi di gas misurati in condizioni ambientali in condizioni standard per il confronto.

Quando puoi utilizzare questo calcolatore di volume?

Utilizzare la legge dei gas combinati per trovare il volume quando sono vere tutte le seguenti condizioni:

Quantità costante di gas

Il numero di moli rimane lo stesso. Nessuna perdita, nessun gas aggiunto, nessuna reazione.

Stesso campione di gas

Tieni traccia di un campione da uno stato iniziale a uno stato finale.

Variazioni note di pressione e temperatura

Conosci P1, P2, T1 e T2.

Unità assolute

La temperatura è in Kelvin e la pressione è assoluta.

⚠️ Limiti: la legge è più accurata per i gas ideali a pressioni da basse a moderate e temperature ben al di sopra del punto di ebollizione. A pressioni molto elevate o in prossimità della condensazione, i gas reali deviano. L'equazione di van der Waals o un fattore di compressibilità (Z) fornisce risultati migliori in tali condizioni. Se il gas è stato raccolto sopra l'acqua, sottrarre la tensione di vapore dell'acqua dalla pressione totale prima di applicare la legge al gas secco. Se la quantità di gas cambia, utilizzare Ideal Gas Law Calculator.

Calcolatore del volume rispetto ad altri strumenti per la legge sul gas

Strumento Usalo quando Formula
Calcolatore del volume (questa pagina) Sia la pressione che la temperatura cambiano e hai bisogno di volume V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)
Calcolatore della legge di Boyle Cambia solo la pressione, la temperatura è costante P1V1 = P2V2
Calcolatore della legge di Charles Cambia solo la temperatura, pressione costante V1/T1 = V2/T2
Calcolatore della legge di Gay-Lussac Variazioni di pressione e temperatura, costante di volume P1/T1 = P2/T2
Calcolatore della legge combinata dei gas Vuoi risolvere uno qualsiasi tra P, V o T P1V1/T1 = P2V2/T2
Calcolatore della legge dei gas ideali Hai bisogno del volume delle talpe o della quantità di cambiamenti di gas PV = nRT

Errori comuni nel calcolo del volume

Errore Perché fallisce Correggi
Utilizzando °C o °F Le leggi sui gas richiedono una temperatura assoluta Convertire con K = °C + 273,15
Utilizzando la pressione relativa Ignora la pressione atmosferica Aggiungi circa 1 atm (14,7 psi) per ottenere il valore assoluto
Unità di pressione di miscelazione atm e kPa in un rapporto danno una risposta sbagliata Converti P1 e P2 in una unità
Unità di volume di miscelazione mL e L nella stessa equazione interrompono il risultato Converti in un'unità e riporta nell'unità prescelta
Scambiare P1 e P2 Inverte il rapporto di pressione e la risposta Utilizza P1/P2, non P2/P1, nella formula V2
Scambio di T1 e T2 Inverte il rapporto di temperatura Utilizzare T2/T1 nella formula V2
Dimenticare la regola dell'importo costante I nei non devono cambiare Utilizzare la legge dei gas ideali se il gas viene aggiunto o perso
Ignorando il vapore acqueo Il gas raccolto sull'acqua include la pressione del vapore Sottrai prima la pressione del vapore acqueo
Arrotondamento troppo presto Piccoli errori crescono attraverso il calcolo Mantieni le cifre extra e arrotonda alla fine
Saltare il controllo dei sensi Le risposte sbagliate passano inosservate Confronta il risultato con la tabella delle direzioni sopra
Knowledge Base

Domande frequenti sul calcolatore del volume

Risposte alle domande più frequenti su leggi dei gas, formule inverse e unità termodinamiche.

Come si calcola il volume finale con la legge dei gas combinati?

Utilizzare V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1). Converti le temperature in Kelvin, usa le unità corrispondenti per entrambe le pressioni, sostituisci i valori e risolvi.

Qual è la formula del volume nella legge dei gas combinati?

La formula è V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1), che deriva dalla riorganizzazione di P1V1/T1 = P2V2/T2.

Perché la temperatura deve essere espressa in Kelvin quando si calcola il volume?

Il volume del gas è proporzionale alla temperatura assoluta. Kelvin inizia dallo zero assoluto, quindi rapporti come T2/T1 riflettono i cambiamenti reali nell'energia delle particelle. Celsius e Fahrenheit danno risultati errati.

Posso utilizzare qualsiasi unità di volume?

Sì, purché la risposta venga letta nella stessa unità di V1. Le scelte comuni sono litri, millilitri e metri cubi. La calcolatrice li converte per te.

Cosa succede al volume se la pressione aumenta e la temperatura aumenta?

I due effetti si oppongono. Una pressione più elevata comprime il gas e una temperatura più elevata lo espande. Confronta T2/T1 con P2/P1 per vedere quale effetto vince.

Cosa succede al volume del gas allo zero assoluto?

La relazione in linea retta prevede un volume zero a 0 K, ma i gas reali si condensano in liquidi o solidi prima di quel punto, quindi la legge non è più applicabile.

Posso risolvere il volume se cambia la quantità di gas?

No. La legge dei gas combinati richiede un numero costante di moli. Utilizzare invece la legge dei gas ideali (PV = nRT).

Qual è il volume di una mole di gas in STP?

È 22,414 L a 273,15 K e 1 atm, o circa 22,711 L a 273,15 K e 100 kPa (l'attuale definizione IUPAC). Controlla quale utilizza il tuo corso.

Come posso convertire i litri in millilitri o metri cubi?

Moltiplicare i litri per 1000 per ottenere i millilitri, oppure dividere per 1000 per ottenere i metri cubi. Ad esempio, 2,5 L equivalgono a 2500 ml o 0,0025 m³.

Il calcolatore del volume è accurato per i gas reali?

È accurato a pressioni da basse a moderate e a temperature ben al di sopra del punto di ebollizione. A pressioni molto elevate o prossimi alla condensazione, i gas reali si discostano dal comportamento ideale.

In cosa differisce dal calcolatore della legge di Charles?

Il calcolatore della legge di Charles presuppone che la pressione sia costante. Questo calcolatore di volume gestisce i casi in cui cambiano sia la pressione che la temperatura.

Perché un palloncino si espande mentre sale?

La pressione atmosferica diminuisce con l'altitudine, quindi il gas all'interno spinge il palloncino verso l'esterno finché le pressioni interna ed esterna non corrispondono. Il calo della temperatura compensa in parte questo fenomeno, ma di solito prevale la caduta di pressione.