يؤدي ضغط الغاز إلى إحداث تغييرات في خصائصه. نظرًا لأنك تقوم بضغطه ، فإن حجم المساحة التي يشغلها الغاز تقل ، ولكن يحدث الكثير أكثر من هذا وحده. يغير الضغط درجة حرارة الغاز وضغطه أيضًا ، اعتمادًا على خصوصية الموقف. يمكنك فهم التغييرات التي تحدث باستخدام قانون مهم في الفيزياء يسمى قانون الغاز المثالي. يبسط هذا القانون عملية الحياة الواقعية إلى حد ما ، لكنه مفيد في مجموعة واسعة من المواقف.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
أثناء الضغط ، الحجم (الخامس) من غاز النقصان. عندما يحدث هذا ، فإن الضغط (ص) من الغاز يزداد إذا كان عدد الشامات (ن) من الغاز يظل ثابتًا. إذا حافظت على ثبات الضغط ، قلل من درجة الحرارة (تي) يتسبب أيضًا في ضغط الغاز.
قانون الغاز المثالي هو الجزء الأساسي من المعلومات اللازمة للإجابة على الأسئلة المتعلقة بتمدد الغاز أو ضغطه. فإنه ينص: PV = nRT. الكمية ر هو ثابت الغاز العام وله القيمة ر = 8.3145 جول / مول ك.
شرح قانون الغاز المثالي
يشرح قانون الغاز المثالي ما يحدث لنموذج مبسط للغاز في مجموعة من المواقف. يسمي الفيزيائيون الغاز بأنه "مثالي" عندما لا تتفاعل الجزيئات التي يتكون منها بما يتجاوز الارتداد عن بعضها البعض مثل الكرات الصغيرة. هذا لا يلتقط الصورة الدقيقة ، ولكن في معظم المواقف التي تواجهها ، يقدم القانون تنبؤات جيدة بغض النظر. يبسط قانون الغاز المثالي الموقف المعقد ، لذلك من السهل عمل تنبؤات حول ما سيحدث.
يرتبط قانون الغاز المثالي بدرجة الحرارة (تي) ، عدد مولات الغاز (ن) ، حجم الغاز (الخامس) وضغط الغاز (ص) لبعضهم البعض باستخدام ثابت يسمى ثابت الغاز العالمي (ر = 8.3145 جول / مول ك). ينص القانون على:
PV = nRT
نصائح
-
لاستخدام هذا القانون ، تحدد درجات الحرارة بالكلفن ، وهو أمر سهل لأن 0 درجة مئوية تساوي 273 كلفن ، وإضافة درجة إضافية تزيد درجة الحرارة بالكلفن بمقدار واحد. يشبه كلفن الدرجة المئوية باستثناء أن -273 درجة مئوية هي نقطة البداية لـ 0 ك.
تحتاج أيضًا إلى التعبير عن كمية الغاز في الشامات. تستخدم هذه بشكل شائع في الكيمياء ، والمول الواحد هو الكتلة الذرية النسبية لجزيء الغاز ولكن بالجرام.
ضغط الغاز المثالي
يؤدي ضغط شيء ما إلى تقليل حجمه ، لذلك عندما تضغط غازًا ، يقل حجمه. توضح إعادة ترتيب قانون الغاز المثالي كيف يؤثر ذلك على الخصائص الأخرى للغاز:
الخامس = nRT / ص
هذه المعادلة دائما صحيحة إذا ضغطت عددًا ثابتًا من مولات الغاز ، وقمت بذلك في عملية متساوية الحرارة (واحدة تبقى عند نفس درجة الحرارة) ، يجب أن يزداد الضغط لحساب الحجم الأصغر الموجود على يسار معادلة. وبالمثل ، عند تبريد الغاز (تقليل تي) عند ضغط ثابت ، ينخفض حجمه - يضغط.
إذا ضغطت غازًا دون تقييد درجة الحرارة أو الضغط ، يجب أن تنخفض نسبة درجة الحرارة إلى الضغط. إذا طُلب منك في أي وقت تنفيذ شيء من هذا القبيل ، فمن المحتمل أن تحصل على مزيد من المعلومات لتسهيل العملية.
تغيير ضغط الغاز المثالي
يكشف قانون الغاز المثالي عما يحدث عندما تغير ضغط الغاز المثالي بنفس الطريقة التي فعلها القانون مع الحجم. ومع ذلك ، فإن استخدام نهج مختلف يوضح كيف يمكن استخدام قانون الغاز المثالي للعثور على كميات غير معروفة. يعطي إعادة ترتيب القانون:
PV/ تي = nR
هنا، ر هو ثابت وإذا بقيت كمية الغاز كما هي ، كذلك ن. باستخدام الرموز ، يمكنك تسمية ضغط البداية والحجم ودرجة الحرارة أنا والأخيرة F. عند انتهاء العملية ، لا يزال الضغط والحجم ودرجة الحرارة الجديدان مرتبطين على النحو الوارد أعلاه. حتى تتمكن من كتابة:
صأنا الخامسأنا/ تيأنا = nR = صF الخامسF / تيF
هذا يعنى:
صأنا الخامسأنا/ تيأنا = صF الخامسF / تيF
هذه العلاقة مفيدة في كثير من المواقف. إذا كنت تريد تغيير الضغط ولكن بحجم ثابت ، فحينئذٍ الخامسأنا و الخامسF هي نفسها ، لذا فهي تلغي ، ويتبقى لك:
صأنا/ تيأنا = صF / تيF
مما يعني:
صF / صأنا = تيF / تيأنا
لذلك إذا كان الضغط النهائي أكبر بمرتين من الضغط الأولي ، فيجب أن تكون درجة الحرارة النهائية ضعف درجة الحرارة الأولية أيضًا. زيادة الضغط يزيد من درجة حرارة الغاز.
إذا حافظت على درجة الحرارة كما هي مع زيادة الضغط ، فستلغي درجات الحرارة بدلاً من ذلك ، ويتبقى لك:
صأنا الخامسأنا= صF الخامسF
الذي يمكنك إعادة ترتيبه:
صأنا / صF = الخامسF / الخامسأنا
يوضح هذا كيف يؤثر تغيير الضغط على كمية معينة من الغاز في عملية متساوية الحرارة مع عدم وجود قيود على الحجم. إذا قمت بزيادة الضغط ، فإن الحجم ينخفض ، وإذا قمت بتقليل الضغط ، يزداد الحجم.