Какво се случва с обема на газ по време на компресия?

Компресирането на газ инициира промени в неговите характеристики. Тъй като го компресирате, обемът пространство, което газът заема, намалява, но се случват много повече от това само. Компресията променя температурата и налягането на газа също в зависимост от спецификата на ситуацията. Можете да разберете промените, които се случват, като използвате важен закон във физиката, наречен закон за идеалния газ. Този закон донякъде опростява процеса в реалния живот, но е полезен в редица ситуации.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

По време на компресия силата на звука (V) на газ намалява. Когато това се случи, налягането (P) на газа се увеличава, ако броят на бенките (н) на газ остава постоянна. Ако поддържате налягането постоянно, намалявайки температурата (T) също води до компресиране на газа.

Законът за идеалния газ е ключовата информация, необходима за отговори на въпроси, свързани с разширяването или компресията на даден газ. Той гласи: PV = nRT. Количеството R е универсалната газова константа и има стойността R = 8,3145 J / mol К.

Законът за идеалния газ обяснява какво се случва с опростен модел на газ в редица ситуации. Физиците наричат ​​газ „идеален“, когато молекулите, от които е съставен, не си взаимодействат, освен да се отскачат една от друга като малки топчета. Това не улавя точната картина, но за повечето ситуации, които срещате, законът прави добри прогнози независимо. Законът за идеалния газ опростява иначе сложната ситуация, така че е лесно да се правят прогнози за това какво ще се случи.

Законът за идеалния газ свързва температурата (T), броят на моловете на газа (н), обемът на газа (V) и налягането на газа (P) един към друг, като се използва константа, наречена универсална газова константа (R = 8,3145 J / mol K). Законът гласи:

PV = nRT

• За да използвате този закон, посочвате температурите в Келвин, което е лесно, защото 0 градуса С е 273 К, а добавянето на допълнителна степен просто увеличава температурата в Келвин с един. Келвин е като Целзий, с изключение на -273 градуса С е началната точка на 0 К.

  Също така трябва да изразите количеството газ в бенки. Те обикновено се използват в химията и един мол е относителната атомна маса на молекулата на газа, но в грамове.

Компресирането на нещо намалява обема му, така че когато компресирате газ, обемът му намалява. Пренареждането на закона за идеалния газ показва как това се отразява на други характеристики на газа:

V = nRT / P

Това уравнение винаги е вярно. Ако компресирате фиксиран брой бенки газ и правите това в изотермичен процес (такъв, който остава на същата температура), налягането трябва да се увеличи, за да се отчете по-малкият обем отляво на уравнение. По същия начин, когато охлаждате газ (намалете T) при фиксирано налягане обемът му намалява - компресира се.

Ако компресирате газ, без да ограничавате температурата или налягането, съотношението температура към налягане трябва да намалее. Ако някога бъдете помолени да изработите нещо подобно, вероятно ще ви бъде предоставена повече информация, за да улесните процеса.

Законът за идеалния газ разкрива какво се случва, когато промените налягането на идеалния газ по същия начин, както законът за обема. Използването на различен подход обаче показва как законът за идеалния газ може да се използва за намиране на неизвестни количества. Пренареждането на закона дава:

PV/ T = nR

Тук, R е константа и ако количеството газ остане същото, същото е н. С помощта на индекси обозначавате началното налягане, обем и температура i и окончателните е. Когато процесът приключи, новото налягане, обем и температура все още са свързани, както по-горе. Така че можете да напишете:

P_i V_i/ T_i = nR = P_е V_е / T_е

Това означава:

P_i V_i/ T_i = P_е V_е / T_е

Тази връзка е полезна в много ситуации. Ако променяте налягането, но с фиксиран обем, тогава V_i и V_е са едни и същи, така че те анулират и вие оставате с:

P_i/ T_i = P_е / T_е

Което означава:

P_е / P_i = T_е / T_i

Така че, ако крайното налягане е два пъти по-голямо от първоначалното налягане, крайната температура също трябва да бъде два пъти по-голяма от първоначалната температура. Увеличаването на налягането увеличава температурата на газа.

Ако поддържате температурата същата, но увеличавате налягането, температурите вместо това се отменят и ви остава:

P_i V_i= P_е V_е

Кое можете да пренаредите:

P_i / P_е = V_е / V_i

Това показва как промяната на налягането влияе на определено количество газ в изотермичен процес без ограничения върху обема. Ако увеличите налягането, обемът намалява, а ако намалите налягането, обемът се увеличава.