דחיסת גז יוצרת שינויים במאפייניו. מכיוון שאתה דוחס אותו, נפח השטח שתופס הגז פוחת, אבל הרבה יותר קורה מזה בלבד. דחיסה משנה גם את הטמפרטורה והלחץ של הגז, בהתאם לפרטי המצב. אתה יכול להבין את השינויים המתרחשים באמצעות חוק חשוב בפיזיקה הנקרא חוק הגז האידיאלי. חוק זה מפשט מעט את התהליך האמיתי, אך הוא שימושי במגוון רחב של מצבים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
במהלך הדחיסה, עוצמת הקול (ו) של גז פוחת. כשזה קורה, הלחץ (פ) הגז עולה אם מספר השומות (נ) הגז נשאר קבוע. אם אתה שומר על לחץ קבוע, הפחתת הטמפרטורה (ט) גורם גם לדחיסת הגז.
חוק הגז האידיאלי הוא פיסת המידע המרכזית הדרושה כדי לענות על שאלות הקשורות להרחבה או דחיסה של גז. זה קובע: PV = nRT. הכמות ר הוא קבוע הגז האוניברסלי ובעל הערך ר = 8.3145 J / mol K.
חוק הגז האידיאלי מוסבר
חוק הגז האידיאלי מסביר מה קורה למודל פשוט של גז במגוון מצבים. פיזיקאים מכנים גז "אידיאלי" כאשר המולקולות שהוא מורכב מהן אינן מתקשרות מעבר לקפיצה אחת מהשנייה כמו כדורים קטנים. זה לא לוכד את התמונה המדויקת, אך ברוב המצבים שאתה נתקל בהם, החוק מנבא טובות ללא קשר. חוק הגז האידיאלי מפשט סיטואציה אחרת, ולכן קל לחזות מה יקרה.
חוק הגז האידיאלי מתייחס לטמפרטורה (ט), מספר שומות הגז (נ), נפח הגז (ו), ולחץ הגז (פ) זה לזה, תוך שימוש בקבוע הנקרא קבוע הגז האוניברסלי (ר = 8.3145 J / mol K). החוק קובע:
PV = nRT
טיפים
-
כדי להשתמש בחוק זה, אתה מציין את הטמפרטורות בקלווין, וזה קל מכיוון ש 0 מעלות צלזיוס הן 273 K, והוספת דרגה נוספת רק מעלה את הטמפרטורה בקלווין באחת. קלווין הוא כמו צלזיוס למעט -273 מעלות צלזיוס היא נקודת המוצא של 0 ק.
אתה צריך גם לבטא את כמות הגז בשומות. אלה משמשים בדרך כלל בכימיה ושומה אחת היא המסה האטומית היחסית של מולקולת הגז אך בגרמים.
דחיסת גז אידיאלי
דחיסה של משהו מפחיתה את נפחו, כך שכאשר דוחסים גז, נפחו יורד. סידור מחדש של חוק הגז האידיאלי מראה כיצד זה משפיע על מאפיינים אחרים של הגז:
ו = nRT / פ
משוואה זו תמיד נכונה. אם אתה דוחס מספר קבוע של שומות גז, ואתה עושה זאת בתהליך איזותרמי (כזה שנשאר ב באותה הטמפרטורה), הלחץ חייב לעלות כדי להסביר את הנפח הקטן יותר בצד שמאל של משוואה. באופן דומה, כשמקררים גז (מפחיתים ט) בלחץ קבוע, נפחו יורד - הוא נדחס.
אם אתה דוחס גז מבלי להגביל את הטמפרטורה או הלחץ, היחס בין הטמפרטורה ללחץ צריך לרדת. אם אי פעם תתבקש לעבוד על דבר כזה, ככל הנראה יינתן לך מידע נוסף כדי להקל על התהליך.
שינוי לחץ הגז האידיאלי
חוק הגז האידיאלי חושף מה קורה כשמשנים את הלחץ של גז אידיאלי באותו אופן שהחוק עשה לנפח. עם זאת, שימוש בגישה שונה מראה כיצד ניתן להשתמש בחוק הגז האידיאלי למציאת כמויות לא ידועות. סידור החוק מחדש נותן:
PV/ ט = nR
פה, ר הוא קבוע ואם כמות הגז נשארת זהה, כך היא נ. באמצעות מנויים אתה מתייג את לחץ ההתחלה, הנפח והטמפרטורה אני והאחרונים f. לאחר סיום התהליך, הלחץ, הנפח והטמפרטורה החדשים עדיין קשורים לעיל. כדי שתוכל לכתוב:
פאני ואני/ טאני = nR = פf וf / טf
זה אומר:
פאני ואני/ טאני = פf וf / טf
קשר זה שימושי במצבים רבים. אם אתה משנה את הלחץ אבל עם נפח קבוע, אז ואני ו וf זהים, אז הם מבטלים, ונשארת לך עם:
פאני/ טאני = פf / טf
אשר אומר:
פf / פאני = טf / טאני
אז אם הלחץ הסופי גדול פי שניים מהלחץ ההתחלתי, הטמפרטורה הסופית צריכה להיות גדולה פי שניים גם מהטמפרטורה ההתחלתית. הגדלת הלחץ מעלה את הטמפרטורה של הגז.
אם אתה שומר על טמפרטורה זהה אך מגביר את הלחץ, הטמפרטורות מתבטלות במקום ונותרת עם:
פאני ואני= פf וf
שניתן לסדר מחדש:
פאני / פf = וf / ואני
זה מראה כיצד שינוי הלחץ משפיע על כמות גז מסוימת בתהליך איזותרמי ללא מגבלות נפח. אם אתה מגביר את הלחץ, עוצמת הקול פוחתת, ואם אתה מוריד את הלחץ, הנפח עולה.
