Mis juhtub gaasi mahuga kokkusurumisel?

Gaasi kokkusurumine käivitab muutused selle omadustes. Kuna te seda kokku surute, väheneb gaasi hõivatud ruumi maht, kuid juhtub palju enamat kui see üksi. Kompressioon muudab ka gaasi temperatuuri ja rõhku, olenevalt olukorra eripärast. Te saate aru muutustest, mis toimuvad füüsikas olulise seaduse abil, mida nimetatakse ideaalseks gaasiseaduseks. See seadus lihtsustab tegeliku elu protsessi mõnevõrra, kuid on kasulik paljudes olukordades.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Kokkusurumise ajal on helitugevus (V) gaasi väärtus väheneb. Kui see juhtub, tuleb rõhk (P) gaasi suurenemine, kui moolide arv (n) gaas jääb konstantseks. Kui hoiate rõhku konstantsena, vähendage temperatuuri (T) põhjustab ka gaasi kokkusurumise.

Ideaalne gaasiseadus on peamine teave, mida on vaja gaasi paisumise või kokkusurumisega seotud küsimustele vastamiseks. Selles on öeldud: PV = nRT. Kogus R on universaalne gaasikonstant ja sellel on väärtus R = 8,3145 J / mol K.

Ideaalne gaasiseadus selgitab, mis juhtub gaasi lihtsustatud mudeliga erinevates olukordades. Füüsikud nimetavad gaasi "ideaalseks", kui molekulid, millest see koosneb, ei suhtle üksteisest kaugemale, kui üksteisest põrkuvad nagu väikesed pallid. See ei kajasta täpset pilti, kuid enamiku ette tulnud olukordade korral ennustab seadus häid prognoose. Ideaalne gaasiseadus lihtsustab muidu keerulist olukorda, nii et juhtuma on lihtne ennustada.

Ideaalne gaasiseadus seob temperatuuri (T), gaasi moolide arv (n), gaasi maht (V) ja gaasi rõhk (P) üksteisele, kasutades konstanti, mida nimetatakse universaalseks gaasikonstandiks (R = 8,3145 J / mol K). Seaduses on öeldud:

PV = nRT

• Selle seaduse kasutamiseks märkite temperatuurid Kelvinis, mis on lihtne, kuna 0 kraadi C on 273 K, ja lisakraadi lisamine tõstab Kelvini temperatuuri lihtsalt ühe võrra. Kelvin on nagu Celsiuse järgi, välja arvatud -273 kraadi C on 0 K alguspunkt.

  Samuti peate väljendama gaasikogust moolides. Neid kasutatakse tavaliselt keemias ja üks mool on gaasimolekuli suhteline aatomimass, kuid grammides.

Millegi kokkusurumine vähendab selle mahtu, nii et gaasi kokkusurumisel selle maht väheneb. Ideaalse gaasiseaduse ümberkorraldamine näitab, kuidas see mõjutab gaasi muid omadusi:

V = nRT / P

See võrrand on alati tõsi. Kui surute kokku kindla hulga gaasimooli ja teete seda isotermilises protsessis (sellisel, mis püsib) temperatuuril), peab rõhk tõusma, et arvestada väiksema ruumalaga vasakul võrrand. Samamoodi, kui jahutate gaasi (vähendage T) fikseeritud rõhul väheneb selle maht - see surub kokku.

Kui surute gaasi kokku ilma temperatuuri või rõhku piiramata, peab temperatuuri ja rõhu suhe vähenema. Kui teil palutakse kunagi midagi sellist välja töötada, antakse teile protsessi lihtsustamiseks tõenäoliselt rohkem teavet.

Ideaalne gaasiseadus näitab, mis juhtub, kui muudate ideaalse gaasi rõhku samamoodi, nagu seadus muutis mahu jaoks. Kuid teistsuguse lähenemisviisi kasutamine näitab, kuidas ideaalse gaasiseaduse abil saab tundmatuid koguseid leida. Seaduse ümberkorraldamine annab:

PV/ T = nR

Siin, R on konstant ja kui gaasikogus jääb samaks, siis ka n. Tellimuste abil märgistate algsurve, -mahu ja -temperatuuri i ja viimased f. Kui protsess on lõppenud, on uus rõhk, maht ja temperatuur endiselt sarnased ülaltooduga. Nii saate kirjutada:

P_i V_i/ T_i = nR = P_f V_f / T_f

See tähendab:

P_i V_i/ T_i = P_f V_f / T_f

See suhe on kasulik paljudes olukordades. Kui muudate rõhku, kuid fikseeritud helitugevusega, siis V_i ja V_f on samad, nii et nad tühistavad ja teile jäävad:

P_i/ T_i = P_f / T_f

Mis tähendab:

P_f / P_i = T_f / T_i

Nii et kui lõplik rõhk on kaks korda suurem kui algne rõhk, peab ka lõpptemperatuur olema kaks korda suurem kui algne temperatuur. Rõhu suurendamine suurendab gaasi temperatuuri.

Kui hoiate temperatuuri samana, kuid suurendate rõhku, tühistatakse temperatuurid ja teile jäävad:

P_i V_i= P_f V_f

Mida saate ümber korraldada:

P_i / P_f = V_f / V_i

See näitab, kuidas rõhu muutmine mõjutab teatud kogust gaasi isotermilises protsessis ilma mahu piiranguteta. Kui suurendate rõhku, väheneb helitugevus ja rõhu vähendamisel suureneb helitugevus.