•••Tatomm / iStock / GettyImages
Jokapäiväisessä elämässäsi pidät todennäköisesti itsestäänselvyytenä sitä, että sinua ympäröivät kaasut, yleensä ilman muodossa, mutta joskus muissakin muodoissa. Olipa kyseessä rakkaallesi ostamasi heliumilla täytettyjen ilmapallojen kimppu tai auton renkaisiin asettama ilma, kaasujen on käyttäydyttävä ennakoitavasti, jotta voit käyttää niitä.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Kaasut käyttäytyvät yleensä ihanteellisen kaasulain kuvaamalla tavalla. Kaasun muodostavat atomit tai molekyylit törmäävät toisiaan vastaan, mutta ne eivät ole kiinnostuneita toisistaan kuten uusien kemiallisten yhdisteiden syntymisen yhteydessä. Kineettinen energia on energiatyyppi, joka liittyy näiden atomien tai molekyylien liikkumiseen; tämä tekee kaasuun liittyvän energian reaktiiviseksi lämpötilan muutoksille. Tietyllä kaasumäärällä lämpötilan lasku aiheuttaa paineen laskun, jos kaikki muut muuttujat pysyvät vakioina.
Kunkin kaasun kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet eroavat muiden kaasujen ominaisuuksista. Useat tiedemiehet 1600- ja 1800-luvuilta tekivät havaintoja, jotka selittivät monien kaasujen yleisen käyttäytymisen hallituissa olosuhteissa; heidän havainnoistaan tuli perusta sille, mikä nyt tunnetaan nimellä Ideal Gas Law.
Ihanteellisen kaasulain kaava on seuraava:
PV = nRT = NkT
missä,
- P = absoluuttinen paine
- V = tilavuus
- n = moolien lukumäärä
- R = yleinen kaasuvakio = 8,3145 joulea moolia kohti kerrottuna Kelvinin lämpötilan yksiköillä, ilmaistuna usein "8,3145 J / mol K"
- T = absoluuttinen lämpötila
- N = molekyylien lukumäärä
- k = Boltzmann-vakio = 1,38066 x 10-23 Joulea lämpötilayksikköä kohti
- NA = Avogadron numero = 6.0221 x 1023 molekyylejä moolia kohti
Käyttämällä ihanteellisen kaasulain kaavaa - ja vähän algebraa - voit laskea, kuinka lämpötilan muutos vaikuttaisi kiinteän kaasunäytteen paineeseen. Transitiivisen ominaisuuden avulla voit ilmaista lausekkeen:
PV = nRT \ tarkoittaa \ frac {PV} {nR} = T
Koska moolien lukumäärä tai kaasumolekyylien määrä pidetään vakiona ja moolien määrä kerrotaan vakio, kaikki lämpötilan muutokset vaikuttaisivat paineeseen, tilavuuteen tai molempiin samanaikaisesti tietyllä näytteellä kaasu.
Vastaavasti voit myös ilmaista kaavan tavalla, joka laskee paineen. Tämä vastaava kaava:
P = \ frac {nRT} {V}
osoittaa, että paineen muutos, kaikki muut asiat pysyessä vakiona, muuttaa suhteellisesti kaasun lämpötilaa.