A gáz összenyomása megváltoztatja annak tulajdonságait. Mivel tömöríted, a gáz által elfoglalt térfogat csökken, de ennél önmagában sokkal több történik. A kompresszió megváltoztatja a gáz hőmérsékletét és nyomását is, a helyzet sajátosságaitól függően. Megértheti a változásokat, amelyek a fizika egyik fontos törvényének, az ideális gáztörvénynek nevezhetők. Ez a törvény némileg leegyszerűsíti a valós élet folyamatát, de sokféle helyzetben hasznos.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A tömörítés során a hangerő (V) csökken egy gáz. Amikor ez megtörténik, a nyomás (P), ha az anyajegyek száma (n) gáz állandó marad. Ha állandóan tartja a nyomást, csökkentse a hőmérsékletet (T) szintén a gáz összenyomódását okozza.
Az ideális gáztörvény a legfontosabb információ, amely a gáz tágulásával vagy sűrítésével kapcsolatos kérdések megválaszolásához szükséges. Azt állítja: PV = nRT. A mennyiség R az univerzális gázállandó és értéke van R = 8,3145 J / mol K.
Az ideális gáztörvény megmagyarázva
Az ideális gáztörvény megmagyarázza, mi történik a gáz egyszerűsített modelljével számos helyzetben. A fizikusok "ideálnak" nevezik a gázt, amikor a molekulák, amelyekből összeáll, nem lépnek kölcsönhatásba azon túl, hogy kis golyóként lepattannak egymásról. Ez nem rögzíti a pontos képet, de a legtöbb helyzetben, amellyel találkozik, a törvény ettől függetlenül jó előrejelzést ad. Az ideális gáztörvény leegyszerűsíti az egyébként bonyolult helyzetet, így könnyű előrejelezni, hogy mi fog történni.
Az ideális gáztörvény a hőmérsékletet (T), a gáz móljainak száma (n), a gáz térfogata (V) és a gáz nyomása (P) az univerzális gázállandónak nevezett állandó (R = 8,3145 J / mol K). A törvény kimondja:
PV = nRT
Tippek
-
Ennek a törvénynek a használatához meg kell adnia a hőmérsékletet Kelvinben, ami könnyű, mert a 0 C fok 273 K, és egy extra fok hozzáadásával csak eggyel megemelkedik a Kelvin hőmérséklet. A Kelvin olyan, mint a Celsius, kivéve -273 C fok a 0 K kezdőpontja.
A gázmennyiséget molban kell kifejeznie. Ezeket általában a kémia területén használják, és egy mol a gázmolekula relatív atomtömege, de grammban.
Ideális gáz tömörítése
Valaminek összenyomása csökkenti annak térfogatát, ezért amikor egy gázt összenyom, annak térfogata csökken. Az ideális gáztörvény átrendezése megmutatja, hogy ez milyen hatással van a gáz egyéb jellemzőire:
V = nRT / P
Ez az egyenlet mindig igaz. Ha rögzített számú mól gázt sűrít, és ezt izoterm folyamatban hajtja végre hőmérsékleten), a nyomásnak meg kell nőnie, hogy figyelembe lehessen venni a egyenlet. Hasonlóképpen, amikor lehűt egy benzint (csökkentse T) rögzített nyomáson térfogata csökken - összenyomódik.
Ha a gázt a hőmérséklet vagy a nyomás korlátozása nélkül tömöríti, akkor a hőmérséklet és a nyomás arányának csökkennie kell. Ha valaha felkérik, hogy dolgozzon ki ilyesmit, valószínűleg több információt kap a folyamat megkönnyítése érdekében.
Ideális gáz nyomásának megváltoztatása
Az ideális gáztörvény elárulja, mi történik, ha az ideális gáz nyomását ugyanúgy megváltoztatja, mint a törvény a térfogatra. Más megközelítés használata azonban megmutatja, hogy az ideális gáztörvény hogyan használható ismeretlen mennyiségek megtalálásához. A törvény átrendezése a következőket biztosítja:
PV/ T = nR
Itt, R állandó és ha a gázmennyiség változatlan marad, akkor az is n. Az előfizetők segítségével felcímkézi a kezdő nyomást, térfogatot és hőmérsékletet én és a véglegeseket f. Amikor a folyamat befejeződik, az új nyomás, térfogat és hőmérséklet továbbra is összefügg a fentiekkel. Így írhat:
Pén Vén/ Tén = nR = Pf Vf / Tf
Ez azt jelenti, hogy:
Pén Vén/ Tén = Pf Vf / Tf
Ez a kapcsolat sok helyzetben hasznos. Ha változtatja a nyomást, de rögzített térfogattal, akkor Vén és Vf ugyanazok, ezért törlik, és neked marad:
Pén/ Tén = Pf / Tf
Ami azt jelenti:
Pf / Pén = Tf / Tén
Tehát, ha a végső nyomás kétszer akkora, mint a kezdeti nyomás, akkor a végső hőmérsékletnek kétszer akkorának kell lennie, mint a kezdeti hőmérsékletnek. A nyomás növelése növeli a gáz hőmérsékletét.
Ha a hőmérsékletet ugyanolyan értéken tartja, de növeli a nyomást, akkor a hőmérséklet törlődik, és marad:
Pén Vén= Pf Vf
Amit átrendezhet:
Pén / Pf = Vf / Vén
Ez megmutatja, hogy a nyomásváltozás hogyan befolyásolja egy bizonyos mennyiségű gázt egy izoterm folyamatban, a térfogat korlátozása nélkül. Ha növeli a nyomást, csökken a hangerő, és ha csökkenti a nyomást, akkor a hangerő nő.