La compresión de un gas inicia cambios en sus características. Debido a que lo está comprimiendo, el volumen de espacio que ocupa el gas disminuye, pero sucede mucho más que esto solo. La compresión también cambia la temperatura y la presión del gas, dependiendo de las características específicas de la situación. Puede comprender los cambios que ocurren utilizando una ley importante en física llamada ley de los gases ideales. Esta ley simplifica un poco el proceso de la vida real, pero es útil en una amplia gama de situaciones.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Durante la compresión, el volumen (V) de un gas disminuye. Cuando esto sucede, la presión (PAG) del gas aumenta si el número de moles (norte) de gas permanece constante. Si mantiene la presión constante, reduciendo la temperatura (T) también hace que el gas se comprima.
La ley de los gases ideales es la pieza clave de información necesaria para responder preguntas relacionadas con la expansión o compresión de un gas. Afirma: PV = nRT. La cantidad R es la constante universal de los gases y tiene el valor R = 8,3145 J / mol K.
Explicación de la ley de los gases ideales
La ley de los gases ideales explica lo que sucede con un modelo simplificado de un gas en una variedad de situaciones. Los físicos llaman a un gas "ideal" cuando las moléculas que lo componen no interactúan más allá de rebotar entre sí como pequeñas bolas. Esto no captura la imagen precisa, pero para la mayoría de las situaciones que encuentra, la ley hace buenas predicciones independientemente. La ley de los gases ideales simplifica una situación que de otro modo sería complicada, por lo que es fácil hacer predicciones sobre lo que sucederá.
La ley de los gases ideales relaciona la temperatura (T), el número de moles del gas (norte), el volumen del gas (V), y la presión del gas (PAG) entre sí, utilizando una constante llamada constante de gas universal (R = 8,3145 J / mol K). La ley establece:
PV = nRT
Consejos
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Para usar esta ley, estableces las temperaturas en Kelvin, lo cual es fácil porque 0 grados C son 273 K, y agregar un grado adicional solo aumenta la temperatura en Kelvin en uno. Kelvin es como Celsius, excepto que -273 grados C es el punto de partida de 0 K.
También necesita expresar la cantidad de gas en moles. Estos se usan comúnmente en química, y un mol es la masa atómica relativa de la molécula de gas, pero en gramos.
Comprimir un gas ideal
Comprimir algo reduce su volumen, por lo que cuando comprime un gas, su volumen disminuye. El reordenamiento de la ley de los gases ideales muestra cómo esto afecta otras características del gas:
V = nRT / PAG
Esta ecuación siempre es cierta. Si comprime un número fijo de moles de gas y lo hace en un proceso isotérmico (uno que permanece en la misma temperatura), la presión debe aumentar para tener en cuenta el volumen más pequeño a la izquierda de la ecuación. Del mismo modo, cuando enfría un gas (reduzca T) a una presión fija, su volumen disminuye, se comprime.
Si comprime un gas sin restringir la temperatura o la presión, la relación entre la temperatura y la presión debe disminuir. Si alguna vez se le pide que resuelva algo como esto, probablemente se le dará más información para facilitar el proceso.
Cambio de la presión de un gas ideal
La ley de los gases ideales revela lo que sucede cuando cambia la presión de un gas ideal de la misma manera que lo hizo la ley para el volumen. Sin embargo, el uso de un enfoque diferente muestra cómo se puede usar la ley de los gases ideales para encontrar cantidades desconocidas. Reorganizar la ley da:
PV/ T = nR
Aquí, R es una constante y si la cantidad de gas permanece igual, también lo es norte. Usando subíndices, etiqueta la presión, el volumen y la temperatura iniciales I y los finales F. Cuando finaliza el proceso, la nueva presión, volumen y temperatura todavía están relacionados como se indicó anteriormente. Entonces puedes escribir:
PAGI VI/ TI = nR = PAGF VF / TF
Esto significa:
PAGI VI/ TI = PAGF VF / TF
Esta relación es útil en muchas situaciones. Si está cambiando la presión pero con un volumen fijo, entonces VI y VF son iguales, por lo que se cancelan y te quedas con:
PAGI/ TI = PAGF / TF
Lo que significa:
PAGF / PAGI = TF / TI
Entonces, si la presión final es dos veces mayor que la presión inicial, la temperatura final también tiene que ser dos veces mayor que la temperatura inicial. El aumento de la presión aumenta la temperatura del gas.
Si mantiene la temperatura igual pero aumenta la presión, las temperaturas se cancelan en su lugar y se queda con:
PAGI VI= PAGF VF
Que puedes reorganizar:
PAGI / PAGF = VF / VI
Esto muestra cómo el cambio de presión afecta una cierta cantidad de gas en un proceso isotérmico sin restricciones de volumen. Si aumenta la presión, el volumen disminuye y si disminuye la presión, el volumen aumenta.
