Komprimering af en gas indleder ændringer i dens egenskaber. Fordi du komprimerer det, falder det rumfang, som gassen optager, men meget mere sker end dette alene. Kompression ændrer også temperaturen og trykket på gassen afhængigt af situationens detaljer. Du kan forstå de ændringer, der opstår ved hjælp af en vigtig fysiklov kaldet den ideelle gaslov. Denne lov forenkler den virkelige proces noget, men den er nyttig i en lang række situationer.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Under komprimering er lydstyrken (V) af en gas falder. Når dette sker, trykket (P) af gassen stiger, hvis antallet af mol (n) af gas forbliver konstant. Hvis du holder trykket konstant, reducerer du temperaturen (T) får også gassen til at komprimere.
Den ideelle gaslov er det nøgleelement, der er nødvendigt for at besvare spørgsmål relateret til udvidelse eller kompression af en gas. Det hedder: PV = nRT. Mængden R er den universelle gaskonstant og har værdien R = 8,3145 J / mol K.
Den ideelle gaslov forklaret
Den ideelle gaslov forklarer, hvad der sker med en forenklet model af en gas i en række situationer. Fysikere kalder en gas "ideel", når molekylerne, som den består af, ikke interagerer ud over at hoppe af hinanden som små bolde. Dette fanger ikke det præcise billede, men i de fleste situationer, du støder på, giver loven gode forudsigelser uanset. Den ideelle gaslov forenkler en ellers kompliceret situation, så det er let at forudsige, hvad der vil ske.
Den ideelle gaslov vedrører temperaturen (T), antallet af mol af gassen (n), gasens volumen (V) og gasens tryk (P) til hinanden ved hjælp af en konstant kaldet den universelle gaskonstant (R = 8,3145 J / mol K). Loven siger:
PV = nRT
Tips
-
For at bruge denne lov angiver du temperaturerne i Kelvin, hvilket er let, fordi 0 grader C er 273 K, og tilføjelse af en ekstra grad øger bare temperaturen i Kelvin med en. Kelvin er som Celsius undtagen -273 grader C er udgangspunktet for 0 K.
Du skal også udtrykke mængden af gas i mol. Disse bruges almindeligvis i kemi, og en mol er gasmolekylets relative atommasse, men i gram.
Komprimering af en ideel gas
Komprimering af noget reducerer dets volumen, så når du komprimerer en gas, falder dens volumen. Omarrangering af den ideelle gaslov viser, hvordan dette påvirker andre egenskaber ved gassen:
V = nRT / P
Denne ligning er altid sand. Hvis du komprimerer et fast antal mol gas, og du gør dette i en isoterm proces (en der forbliver ved samme temperatur), skal trykket stige for at tage højde for det mindre volumen til venstre for ligning. Tilsvarende når du køler en gas (reducer T) ved et fast tryk falder dets volumen - det komprimeres.
Hvis du komprimerer en gas uden at begrænse temperaturen eller trykket, skal forholdet mellem temperatur og tryk falde. Hvis du nogensinde bliver bedt om at finde ud af noget som dette, får du sandsynligvis flere oplysninger for at gøre processen lettere.
Ændring af trykket på en ideel gas
Den ideelle gaslov afslører, hvad der sker, når du ændrer trykket på en idealgas på samme måde som loven gjorde for volumenet. Brug af en anden tilgang viser imidlertid, hvordan den ideelle gaslov kan bruges til at finde ukendte mængder. Omlægning af loven giver:
PV/ T = nR
Her, R er konstant, og hvis mængden af gas forbliver den samme, er det også n. Ved hjælp af abonnementer mærker du starttryk, volumen og temperatur jeg og de sidste f. Når processen er færdig, er det nye tryk, volumen og temperatur stadig relateret som ovenfor. Så du kan skrive:
Pjeg Vjeg/ Tjeg = nR = Pf Vf / Tf
Det betyder:
Pjeg Vjeg/ Tjeg = Pf Vf / Tf
Dette forhold er nyttigt i mange situationer. Hvis du ændrer trykket, men med et fast volumen, så Vjeg og Vf er de samme, så de annullerer, og du sidder tilbage med:
Pjeg/ Tjeg = Pf / Tf
Hvilket betyder:
Pf / Pjeg = Tf / Tjeg
Så hvis det endelige tryk er dobbelt så stort som det oprindelige tryk, skal den endelige temperatur også være dobbelt så stor som den oprindelige temperatur. Forøgelse af trykket øger temperaturen på gassen.
Hvis du holder temperaturen den samme, men øger trykket, annulleres temperaturerne i stedet, og du sidder tilbage med:
Pjeg Vjeg= Pf Vf
Hvilket du kan omarrangere:
Pjeg / Pf = Vf / Vjeg
Dette viser, hvordan ændring af trykket påvirker en bestemt mængde gas i en isoterm proces uden volumenbegrænsninger. Hvis du øger trykket, falder lydstyrken, og hvis du reducerer trykket, øges lydstyrken.