Kompresijom plina pokreću se promjene njegovih karakteristika. Budući da ga komprimirate, volumen prostora koji plin zauzima smanjuje se, ali događa se puno više nego samo ovo. Kompresija mijenja i temperaturu i tlak plina, ovisno o specifičnostima situacije. Promjene koje se događaju možete razumjeti koristeći važan zakon u fizici koji se naziva zakon idealnog plina. Ovaj zakon donekle pojednostavljuje stvarni život, ali je koristan u širokom rasponu situacija.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Tijekom kompresije glasnoća (V) plina se smanjuje. Kada se to dogodi, pritisak (Str) plina raste ako se broj molova (n) plina ostaje konstantan. Ako održavate pritisak konstantnim, smanjivanjem temperature (T) također uzrokuje kompresiju plina.
Zakon o idealnom plinu ključni je podatak potreban za odgovaranje na pitanja u vezi s širenjem ili kompresijom plina. Kaže: PV = nRT. Količina R je univerzalna plinska konstanta i ima vrijednost R = 8,3145 J / mol K.
Objašnjeni zakon o idealnom plinu
Zakon o idealnom plinu objašnjava što se događa s pojednostavljenim modelom plina u nizu situacija. Fizičari nazivaju plin "idealnim" kada molekule od kojih se sastoji ne djeluju dalje od međusobno se odbijajući poput malih kuglica. Ovo ne obuhvaća preciznu sliku, ali za većinu situacija s kojima se susrećete zakon bez obzira na to dobro predviđa. Zakon o idealnom plinu pojednostavljuje inače složenu situaciju, pa je lako prognozirati što će se dogoditi.
Zakon o idealnom plinu odnosi se na temperaturu (T), broj molova plina (n), zapremina plina (V) i tlak plina (Str) jedni drugima, koristeći konstantu koja se naziva univerzalna plinska konstanta (R = 8,3145 J / mol K). Zakon kaže:
PV = nRT
Savjeti
-
Da biste se koristili ovim zakonom, navodite temperature u Kelvinima, što je lako jer 0 stupnjeva C iznosi 273 K, a dodavanje dodatnog stupnja samo povećava temperaturu u Kelvinima za jedan. Kelvin je poput Celzija, osim što je -273 stupnjeva C početna točka 0 K.
Također morate izraziti količinu plina u madežima. Oni se obično koriste u kemiji, a jedan mol je relativna atomska masa molekule plina, ali u gramima.
Kompresija idealnog plina
Komprimiranjem nečega smanjuje se njegov volumen, pa kad komprimirate plin, njegov volumen se smanjuje. Preuređivanje zakona o idealnom plinu pokazuje kako to utječe na ostale karakteristike plina:
V = nRT / Str
Ova je jednadžba uvijek istinita. Ako stisnete fiksni broj molova plina i to učinite u izotermnom procesu (onom koji ostaje na iste temperature), tlak se mora povećati kako bi se objasnio manji volumen s lijeve strane jednadžba. Slično tome, kada hladite plin (smanjite T) pri fiksnom tlaku njegov se volumen smanjuje - sabija se.
Ako stlačite plin bez ograničavanja temperature ili tlaka, omjer temperature i tlaka mora se smanjiti. Ako se ikad zatraži da napravite nešto slično, vjerojatno ćete dobiti više informacija kako biste olakšali postupak.
Promjena tlaka idealnog plina
Zakon o idealnom plinu otkriva što se događa kada promijenite tlak idealnog plina na isti način kao što je to učinio zakon za količinu. Međutim, korištenje drugačijeg pristupa pokazuje kako se zakon idealnog plina može koristiti za pronalaženje nepoznatih veličina. Preuređivanje zakona daje:
PV/ T = nR
Ovdje, R je konstanta i ako količina plina ostane ista, ostaje n. Korištenjem pretplata označavate početni tlak, volumen i temperaturu ja i one konačne f. Kada se postupak završi, novi tlak, volumen i temperatura i dalje su povezani kao gore. Dakle, možete napisati:
Strja Vja/ Tja = nR = Strf Vf / Tf
To znači:
Strja Vja/ Tja = Strf Vf / Tf
Ovaj je odnos koristan u mnogim situacijama. Ako mijenjate tlak, ali s fiksnim volumenom, onda Vja i Vf su isti, pa otkazuju, a vama ostaje:
Strja/ Tja = Strf / Tf
Što znači:
Strf / Strja = Tf / Tja
Dakle, ako je konačni tlak dvostruko veći od početnog tlaka, konačna temperatura također mora biti dvostruko veća od početne temperature. Povećanjem tlaka povećava se temperatura plina.
Ako održavate temperaturu na istoj, ali povećavate tlak, temperature se umjesto toga poništavaju i ostaje vam:
Strja Vja= Strf Vf
Što možete preurediti:
Strja / Strf = Vf / Vja
To pokazuje kako promjena tlaka utječe na određenu količinu plina u izotermnom procesu bez ograničenja volumena. Ako povećate tlak, volumen se smanjuje, a ako smanjite tlak, povećava se.