აირის შეკუმშვა იწვევს მისი მახასიათებლების ცვლილებას. იმის გამო, რომ მას შეკუმშავთ, აირის დაკავებული სივრცის მოცულობა იკლებს, მაგრამ მხოლოდ ამზე ბევრად მეტი ხდება. შეკუმშვა ცვლის გაზზე ტემპერატურასა და წნევას, რაც დამოკიდებულია სიტუაციის სპეციფიკასთან დაკავშირებით. თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ ის ცვლილებები, რაც ხდება ფიზიკაში მნიშვნელოვანი კანონის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება გაზის იდეალური კანონი. ეს კანონი გარკვეულწილად ამარტივებს რეალურ ცხოვრებაში მიმდინარე პროცესს, მაგრამ ის სასარგებლოა ფართო სპექტრის სიტუაციებში.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
შეკუმშვის დროს, მოცულობა (ვ) აირის შემცირება. როდესაც ეს მოხდება, ზეწოლა (პ) გაზი იზრდება, თუ მოლების რაოდენობა (ნ) გაზი მუდმივად რჩება. თუ წნევას მუდმივად ინარჩუნებთ, ამცირებთ ტემპერატურას (თ) ასევე იწვევს აირის შეკუმშვას.
გაზის იდეალური კანონი არის ინფორმაციის ძირითადი ნაწილი, რომელიც საჭიროა გაზის გაფართოებასთან ან შეკუმშვასთან დაკავშირებულ კითხვებზე პასუხის გასაცემად. მასში ნათქვამია: PV = nRT. Რაოდენობა რ არის გაზის უნივერსალური მუდმივა და აქვს მნიშვნელობა რ = 8.3145 ჯ / მოლი კ.
იდეალური გაზის კანონი განმარტებულია
გაზის იდეალური კანონი განმარტავს, თუ რა ემართება გაზის გამარტივებულ მოდელს სხვადასხვა სიტუაციებში. ფიზიკოსები გაზს "იდეალურს" უწოდებენ, როდესაც ის მოლეკულები, რომლებიც შედგება, არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთისგან, როგორც პატარა ბურთულები. ეს არ აღბეჭდავს ზუსტ სურათს, მაგრამ უმეტეს სიტუაციებში, რომლებსაც ხვდებით, კანონი კარგი პროგნოზების გაკეთებას იძლევა, მიუხედავად ამისა. გაზის იდეალური კანონი ამარტივებს სხვაგვარად რთულ ვითარებას, ამიტომ ადვილია პროგნოზების გაკეთება იმის შესახებ, თუ რა მოხდება.
გაზის იდეალური კანონი უკავშირდება ტემპერატურას (თ), გაზის მოლების რაოდენობა (ნ), გაზის მოცულობა (ვ) და გაზზე ზეწოლა (პ) ერთმანეთთან, მუდმივის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება გაზის უნივერსალური მუდმივა (რ = 8.3145 ჯ / მოლი კ). კანონში წერია:
PV = nRT
Რჩევები
-
ამ კანონის გამოსაყენებლად თქვენ აცხადებთ ტემპერატურას კელვინში, რაც მარტივია, რადგან 0 გრადუსია 273 K, ხოლო დამატებითი ხარისხის დამატება კელვინში ტემპერატურას ერთით ზრდის. კელვინი გავს ცელსიუსს, გარდა -273 გრადუსი C არის 0 K საწყისი წერტილი.
თქვენ ასევე უნდა გამოხატოთ გაზის ოდენობა მოლში. ეს ჩვეულებრივ გამოიყენება ქიმიაში და ერთი მოლი არის გაზის მოლეკულის შეფარდებითი ატომური მასა, მაგრამ გრამებში.
კომპრესირება იდეალური გაზით
რაღაცის შეკუმშვა ამცირებს მის მოცულობას, ასე რომ, როდესაც გაზს შეკუმშავ, მისი მოცულობა იკლებს. გაზის იდეალური კანონის შეცვლა გვიჩვენებს, თუ როგორ მოქმედებს ეს გაზის სხვა მახასიათებლებზე:
ვ = nRT / პ
ეს განტოლება ყოველთვის მართალია. თუ შეკუმშავთ მოლების გაზის ფიქსირებულ რაოდენობას და ამას იზოტერმიულ პროცესში აკეთებთ ( იგივე ტემპერატურა), წნევა უნდა გაიზარდოს მარცხენა მხარეს მცირე მოცულობის გათვალისწინებით განტოლება. ანალოგიურად, როდესაც გაზს აცივებთ (შეამცირეთ თ) ფიქსირებული წნევის დროს, მისი მოცულობა მცირდება - ის კომპრესირდება.
თუ გაზს შეკუმშავთ ტემპერატურის ან წნევის შეზღუდვის გარეშე, ტემპერატურის წნევის თანაფარდობა უნდა შემცირდეს. თუ ოდესმე მოგეთხოვებათ მსგავსი რამის შემუშავება, ალბათ უფრო მეტ ინფორმაციას მოგცემთ, რომ პროცესი გამარტივდეს.
იდეალური გაზის წნევის შეცვლა
გაზის იდეალური კანონი ცხადყოფს, რა ხდება, როდესაც იდეალური გაზის წნევას შეცვლით ისევე, როგორც კანონით მოცულობისთვის. ამასთან, განსხვავებული მიდგომის გამოყენება აჩვენებს, თუ როგორ შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაზის იდეალური კანონი უცნობი რაოდენობების მოსაძებნად. კანონის გადაწყობა იძლევა:
PV/ თ = nR
Აქ, რ არის მუდმივი და თუ გაზის რაოდენობა იგივე რჩება, ასევე არის ნ. ხელმოწერების გამოყენებით თქვენ ადგენთ საწყისი წნევას, მოცულობასა და ტემპერატურას მე და საბოლოო პირობა ვ. პროცესის დასრულებისთანავე, ახალი წნევა, მოცულობა და ტემპერატურა კვლავ უკავშირდება ზემოთ. ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ:
პმე ვმე/ თმე = nR = პვ ვვ / თვ
Ეს ნიშნავს:
პმე ვმე/ თმე = პვ ვვ / თვ
ეს ურთიერთობა სასარგებლოა მრავალ სიტუაციაში. თუ თქვენ შეცვლით წნევას, მაგრამ ფიქსირებული მოცულობით, მაშინ ვმე და ვვ ისინი იგივეა, ამიტომ ისინი გააუქმებენ და თქვენ დარჩებით:
პმე/ თმე = პვ / თვ
Რაც ნიშნავს:
პვ / პმე = თვ / თმე
ასე რომ, თუ საბოლოო წნევა ორჯერ აღემატება საწყის წნევას, საბოლოო ტემპერატურა უნდა იყოს ორჯერ დიდი, ვიდრე საწყისი ტემპერატურაც. წნევის მომატება ზრდის გაზის ტემპერატურას.
თუ ტემპერატურა იგივე გაქვთ, მაგრამ გაზრდით წნევას, ამის ნაცვლად ტემპერატურა გაუქმდება და თქვენ დარჩებით:
პმე ვმე= პვ ვვ
რომლის შეცვლა შეგიძლიათ:
პმე / პვ = ვვ / ვმე
ეს გვიჩვენებს, თუ როგორ მოქმედებს წნევის შეცვლა იზოთერმული პროცესის გარკვეულ რაოდენობის გაზზე, მოცულობის შეზღუდვა არ არის. წნევის გაზრდის შემთხვევაში, მოცულობა იკლებს, ხოლო წნევის შემცირების შემთხვევაში - მოცულობა.