•••Tatomm / iStock / GettyImages
Ve svém každodenním životě pravděpodobně považujete za samozřejmé, že jste obklopeni plyny, obvykle ve formě vzduchu, ale někdy v jiných formách. Ať už je to kytice balónků naplněných héliem, kterou koupíte pro milovaného člověka, nebo vzduch, který vložíte do pneumatik svého automobilu, plyny se musí chovat předvídatelným způsobem, abyste je mohli využít.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Plyny se obecně chovají způsobem popsaným zákonem o ideálním plynu. Atomy nebo molekuly tvořící plyn se srazí proti sobě, ale nepřitahují se navzájem, jako při vytváření nových chemických sloučenin. Kinetická energie je druh energie spojené s pohybem těchto atomů nebo molekul; díky tomu je energie spojená s plynem reaktivní na změny teploty. Pro dané množství plynu pokles teploty způsobí pokles tlaku, pokud všechny ostatní proměnné zůstanou konstantní.
Chemické a fyzikální vlastnosti každého plynu se liší od ostatních plynů. Několik vědců mezi 17. a 19. stoletím provedlo pozorování, která vysvětlovala obecné chování mnoha plynů za kontrolovaných podmínek; jejich nálezy se staly základem toho, co je nyní známé jako zákon o ideálním plynu.
Vzorec zákona o ideálním plynu je následující:
PV = nRT = NkT
kde,
- P = absolutní tlak
- V = objem
- n = počet krtků
- R = univerzální plynová konstanta = 8,3 145 joulů na mol vynásobený Kelvinovými jednotkami teploty, často vyjádřeno jako „8,3 145 J / mol K“
- T = absolutní teplota
- N = počet molekul
- k = Boltzmannova konstanta = 1,38066 x 10-23 Jouly na kelvinovou jednotku teploty
- NA = Číslo společnosti Avogadro = 6,0221 x 1023 molekuly na mol
Pomocí vzorce pro zákon ideálního plynu - a trochu algebry - můžete vypočítat, jak by změna teploty ovlivnila tlak stálého vzorku plynu. Pomocí vlastnosti transitive můžete vyjádřit výraz:
PV = nRT \ implikuje \ frac {PV} {nR} = T
Protože počet molů nebo množství molekul plynu se udržuje konstantní a počet molů se vynásobí konstanta, jakékoli změny teploty by ovlivnily tlak, objem nebo obojí současně pro daný vzorek plyn.
Podobně můžete vzorec vyjádřit také způsobem, který počítá tlak. Tento ekvivalentní vzorec:
P = \ frac {nRT} {V}
ukazuje, že změna tlaku, všechny ostatní věci zůstávají konstantní, úměrně změní teplotu plynu.